定义
低温碳氮共渗是一种化学热处理工艺。它是在低于传统渗碳温度（一般在 500 - 600℃左右）的条件下，将碳和氮同时渗入工件表面的过程。通过这种处理，可以在工件表面形成一层具有高硬度、高耐磨性和良好抗疲劳性能的碳氮化合物层。
工艺原理
扩散过程：在低温碳氮共渗过程中，活性碳原子和氮原子通过工件表面向内部扩散。碳的来源通常是含碳的介质，如尿素、甲酰胺等有机化合物。这些介质在一定的温度和介质条件下分解，产生活性碳原子。氮原子主要来源于含氮的化合物，如氨气。当工件被加热到处理温度时，这些活性原子吸附在工件表面，然后在浓度梯度的驱动下向工件内部扩散。
化学反应：以气体碳氮共渗为例，当氨气和含碳气体（如一氧化碳）通入炉内时，会发生一系列反应。氨气分解产生活性氮原子（），含碳气体也分解出活性碳原子。这些原子与工件表面的铁原子发生反应，形成碳氮化合物，如和等。
工艺方法
气体碳氮共渗
这是最常见的方法之一。将工件放入密封的加热炉中，通入氨气和含碳气体（如丙烷、丙酮等裂解后的气体）。炉内温度一般控制在 500 - 600℃，处理时间根据工件的材料、尺寸和要求的渗层深度而定，通常在几小时到十几小时不等。例如，对于一些小型的齿轮零件，处理时间可能在 3 - 5 小时左右，就可以获得 0.1 - 0.3mm 的渗层深度。
液体碳氮共渗
它是将工件浸入含有碳、氮元素的盐浴中进行处理。盐浴的成分主要是氰化物（由于氰化物有剧毒，现在使用受到严格限制）和碳酸盐等。在加热过程中，盐浴中的活性原子渗入工件表面。这种方法的优点是加热速度快，处理时间短，渗层均匀。但缺点是盐浴成分复杂，后续的清洗和废水处理比较麻烦。
固体碳氮共渗
把工件和固体的渗剂（通常是含有碳、氮源的粉末状混合物）一起装入密封的容器中，然后加热到低温碳氮共渗温度。这种方法的优点是设备简单，操作方便，适合小批量生产。不过，它的渗层质量不如气体碳氮共渗均匀，生产效率也相对较低。
应用范围
机械零件：在各种机械零件如齿轮、轴类零件等中广泛应用。以汽车变速器中的齿轮为例，经过低温碳氮共渗处理后，齿轮表面硬度可以达到 HV700 - 900，大大提高了齿轮的耐磨性和抗咬合能力，延长了齿轮的使用寿命。
模具制造：对于一些冷作模具和热作模具，低温碳氮共渗可以提高模具表面的硬度和抗热疲劳性能。比如，冷冲模具经过处理后，其型腔表面的耐磨性增强，在冲压过程中能够更好地保持尺寸精度，提高模具的服役寿命。
优点和局限性
优点
提高表面性能：显著提高工件表面的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，能在较低的温度下获得较好的表面强化效果。
变形小：由于处理温度相对较低，与传统的高温渗碳相比，工件的变形量较小，这对于精密零件的处理尤为重要。
良好的耐腐蚀性：形成的碳氮化合物层可以提高工件表面的耐腐蚀性，使其在一些较为恶劣的工作环境下也能保持较好的性能。
局限性
渗层深度有限：一般情况下，低温碳氮共渗获得的渗层深度较浅，通常在 0.1 - 0.5mm 左右，对于一些需要较厚渗层的工件可能不太适用。
工艺控制要求高：对温度、时间、气氛等工艺参数的控制要求比较严格，否则容易出现渗层质量不均匀、化合物层疏松等问题。
