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滲碳是很早就被應用的熱處理工藝，滲碳熱處理的對象通常為低碳鋼，滲碳后材料表面高的碳含量能夠增加材料的硬度提升耐磨性能，芯部由于沒有碳原子的進入從而保持其原有的韌性，這種表硬芯韌的綜合性能對材料的彎曲疲勞性能的提升有很大幫助。

滲碳熱處理工藝通常由強滲、擴散、淬火、回火等步驟組成，其中強滲指的是將材料加熱到A c3以上，爐內通入含碳氣氛并游離出較高的碳勢（通常在0.8-1.2%），使活性碳原子自由擴散運動進入材料表面的過程。擴散指的是在略

低于強滲階段的溫度及碳勢的工況下在爐內保溫一段時間，使富集在材料表面的碳原子向材料芯部擴散。淬火指的是將材料由高溫迅速冷卻下來，使高溫奧氏體相變為馬氏體，常見的淬火介質有水和淬火油，其中水的冷卻速度較快容易在材料表面產生較大的應力，使材料出現裂紋。回火包含低溫、中溫、高溫回火，回火的目的是減小材料內部應力，降低材料脆性。

根據滲劑狀態不同可將滲碳分為氣體滲碳、液體滲碳、固體滲碳和特殊滲

碳，其中氣體滲碳是應用最為廣泛的滲碳方式。氣體滲碳的含碳氣氛通常由一氧化碳（CO）、氫氣（H₂）和氮氣（N₂）組成，此外還會有少量二氧化碳（CO₂）、水蒸氣（H₂O）以及殘留的甲烷（CH₄）和氧氣（O₂）。滲碳反應通常為甲烷和氧氣發生反應生成水和一氧化碳，一氧化碳在高溫下裂解為活性碳原子和氧氣，氮氣作為保護性氣體存在。氣體滲碳時還可以通過滴注煤油甲醇混合液體來產生含碳氣氛，通過改變煤油和甲醇的比例來控制滲碳質量。煤油在高溫下的裂解產物為氫氣（H₂）和甲烷（CH₄），其特點為可用碳含量高，但滲碳速度低，當煤油含量過高時容易產生積碳；而甲醇可用碳低，但有較高的反應速度，爐內的碳勢是通過控制滲劑的滴入量來調整的，結合滲碳設備內部的氧傳感探頭和紅外傳感器，可以實現對爐內碳勢的精準控制。