化合物層厚度和相組成的控制，主要通過(guò)調(diào)整工作氣體成分和溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如。碳素鋼和合金鋼在不同 C3H8含量的NH3＋C3H8混合氣中進(jìn)行570℃×10h的離子N-C共滲后，化合物層相組成和層厚與C3H8含量的關(guān)系如圖1所示。
由圖可知：①化合物展中ε相體積分?jǐn)?shù)Vε均隨C3H8增加而增加，當(dāng)C3H8增加到某一臨界量時(shí)，出現(xiàn)Fe3C，此時(shí)Vε達(dá)到最大使；若C3H8繼續(xù)增加，Vε則逐漸下降。②化合物層中γ´相體積分?jǐn)?shù)Vγ´隨C3H8增加而減少，滲碳體Fe3C體積分?jǐn)?shù)VC總是隨C3H8增加而增加（當(dāng)Fe3C形成之后）。③化合物層厚度δ化的變化與Vε一致，擴(kuò)散層深度δ擴(kuò)基本不變，但隨材料含碳量和合金元素含量增加而減�。换衔飳又谐霈F(xiàn)Fe3C后，滲層厚度則隨C3H8增加而減小。
3．離子滲碳
我國(guó)對(duì)離子滲碳工藝進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，但尚未實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)應(yīng)用。80年代末，德、法已將離子滲碳開(kāi)始用于生產(chǎn)，目前，已成功地用于汽車(chē)工業(yè)，取得了良好效果。
主要工藝參數(shù)：溫度850～980℃，總時(shí)間（滲碳+擴(kuò)散）2～8h，冷卻方式為直接油淬或高壓氣淬。滲碳介質(zhì)用碳?xì)浠衔铮ㄈ鏑H4、C3H8等）、N2、H2或Ar。
離子滲碳的技術(shù)關(guān)鍵是滲層質(zhì)量控制及設(shè)備設(shè)計(jì)。離子滲碳時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)碳通量和滲碳時(shí)間來(lái)控制工件表面的預(yù)定碳含量，而碳通量（j）是氣體成分、氣壓、氣體流量、離子電流密度（i）和滲碳溫度的函數(shù)。在實(shí)際操作中，氣體種類(lèi)、氣壓和溫度易保持恒定，氣體流量也總用最小值，這樣，碳通量就僅僅取決于電流密度，即j＝f（i）。離子滲碳時(shí)，電流密度既可精確測(cè)定，又能非�？煽康乜刂啤Ｄ壳�，德國(guó)已研制、生產(chǎn)了離子滲碳、滲氮專(zhuān)用的離子電流密度傳感器，使離子滲碳的控制簡(jiǎn)單、精確和重視性好。在工業(yè)生產(chǎn)中，離子滲碳時(shí)可利用碳的擴(kuò)散和傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型，采用電流密度傳感器，由微機(jī)進(jìn)行全過(guò)程的工藝控制，從而獲得預(yù)定的表面碳含量、碳分布和滲層深度。表1為不同滲碳工藝的碳通量。
4．離子熱處理設(shè)備
離子熱處理設(shè)備由離子發(fā)生器（電源）、真空爐體、測(cè)溫測(cè)壓裝置、供氣排氣系統(tǒng)及其他配套部件組成，關(guān)鍵部分為電源和真空爐體。
（1）電源 生產(chǎn)中應(yīng)用的電源主要有兩種：直流電源和脈沖電源。
直流電源提供的電壓、電流是近似平直或帶有波動(dòng)的直流電。主要技術(shù)指標(biāo)：電壓0～1000V連續(xù)可調(diào)。頻率50Hz，滅弧裝置為限流電阻或電子開(kāi)關(guān)。直流電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，維修方便，使用壽命長(zhǎng)，功率大。但滅弧可靠性不理想，處理溫度與電壓、電流、氣壓不能分開(kāi)，工藝參數(shù)不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，尤其當(dāng)功率密度較小時(shí)（＜0.2W/cm2），不能保證滲層均勻，故直流電源的使用受到一定限制，為了克服上述缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了脈沖電源。
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