1.碳氮共渗
碳氮共渗是在渗碳和渗氮的基础上发展起来的一种化学热处理方法。它是将碳原子和氮原子同时渗入钢件表面的过程。由于早期的碳氮共渗是在含氰化物的盐浴中进行的，所以俗称“氰化”。碳氮共渗与渗碳相比，其处理温度低，渗后可直接淬火，工艺简单，晶粒不易长大、变形开裂倾向小，能源消耗少，渗层的耐疲劳性、耐磨性和耐回火性好；与渗氮相比，生产周期大大缩短，对材料适用广。
碳氮共渗兼有渗碳和渗氮的优点，包括以下几方面：
（1）渗层性能好 碳氮共渗与渗碳相比，碳氮共渗层的硬度与渗碳层的硬度差不多，但其耐磨性、耐蚀性及疲劳强度都比渗碳层高。碳氮共渗层一般比渗氮层厚，并且在一定温度下不形成化合物白层，故其比渗氮层抗压强度高，而脆性较低。
（2）渗入速度快 在碳氮共渗的情况下，碳氮原子互相促进渗入过程，在相同温度下，碳氮共渗速度比渗碳和渗氮都快，仅是渗氮时间的1/3～1/4。
（3）模具变形小 碳氮共渗温度一般低于渗碳温度，又没有马氏体、奥氏体的组织转变，所以变形较小。
根据共渗介质的不同，碳氮共渗可以分为气体碳氮共渗、液体碳氮共渗和固体碳氮共渗。
固体碳氮共渗与固体渗碳相似，所不同的是渗剂中加入了含氮物质。液体碳氮共渗是将模具等放入含有氰化物盐的盐浴中加热，虽然其时间短，效果好，但毒性大，应用较少。虽然采用无毒盐的液体碳氮共渗，其原料无毒，但反应产物仍然含有氰化物，容易造成环境污染，对人体有害，也不宜采用。应用最多是气体碳氮共渗。
气体碳氮共渗的共渗介质有三类：一是渗碳气加氨气，渗碳气可以用天然气、液化石油气、煤气等；二是液体渗碳剂加氨气，液体渗碳剂有煤油、苯等；三是含碳和氮的有机化合物液体，如三乙醇胺、尿素甲醇溶液加丙酮等。三乙醇胺是一种活性较强、无毒的共渗剂，但其粘度大，流动性差，可采用酒精按1∶1稀释后使用。
2.真空碳氮共渗
由于氮的渗入使钢的临界相变点Ac1、Ac3下移，可以适当降低淬火温度，提供了进一步减少淬火变形的可能。氮的渗入还使淬透性增加，所以除合金钢外，碳素钢也可以实施碳氮共渗及油淬处理，从而提高硬度和表面耐磨性。
1）该技术使用的渗剂有：①氨气+煤油；②吸热式气氛+富化气+氨气；③氮基气氛+甲醇+丙烷+氨气等。
2）共渗机理：无论哪种渗剂中都有含氧介质，C、N同时渗入金属，金属表面的化学反应、C和N向金属内部的扩散是平衡式，从共渗结果看，渗层组织有晶界氧化层。
3）预抽真空式碳氮共渗技术：从C、N来源和使用渗剂方法来看，共渗机理、结果和气体碳氮共渗是一样的，渗剂中仍有含氧介质。渗层组织中仍有表面晶界氧化层，并无法杜绝。不过此法由于使用了真空排气和密封技术，不仅工艺过程缩短，效率提高，渗剂使用量略有减少，而且晶界氧化层深度也有所减轻。
往真空炉中通入丙烷、氨气的新技术来提高合金钢和碳素钢的表面硬度，借助真空中工艺过程的控制来影响金属表层碳、氮浓度及渗层的深度。该技术特征：在真空炉内，工件被加热至渗碳温度，通入渗碳气体进行渗碳、扩散，然后降低温度，再向真空状态的炉内通入渗氮气体，进行渗氮。碳钢或表面硬化钢用这种新技术都可以得到要求的表面硬度、层深和韧性。
3.真空碳氮共渗的特点
在真空（低压）碳氮共渗的渗剂（碳氢化合物+氨气）中没有含氧介质，金属表面的化学反应是在100～3000Pa的真空状态下单向的分解反应，在碳氮共渗过程中，一旦停止气源供应，表层的C继续向金属内部扩散，呈现非平衡态；而N则从金属表面溢出，呈现平衡态，或者说此时已渗入金属的N同时向金属内部和表面两个方向扩散，这些特点对工艺有重要影响。真空碳氮共渗除保留气体碳氮共渗特点外，渗剂气体中无含氧介质，渗层组织中可以杜绝晶界氧化层，共渗压力低，使用的渗剂气体量少，废气排放量也大幅度减少。
典型举例：乙炔真空渗碳的应用，使真空渗碳生产中炭黑明显减少，维修周期拉长，装炉量增大，生产效率提高。与气体碳氮共渗相比，真空碳氮共渗完全无氧的介入，渗层组织无晶界氧化层，适用于普通碳素钢、合金钢、粉末冶金件，热处理变形比渗碳小，精度高。真空碳氮共渗新技术需要的渗剂气体少、废气的排放也大幅度地降低，既节约气体、又清洁环保，有望能得到广泛的应用。
4.氮碳共渗
氮碳共渗工艺是在液体渗氮基础上发展起来的。早期氮碳共渗是在含氮化物的盐浴中进行的。由于处理温度低，一般为500～600℃，过程以渗氮为主，渗碳为辅，所以又称为软氮化。(www.xing528.com)
氮碳共渗工艺的优点：
1）氮碳共渗层硬度高，碳钢氮碳共渗处理后渗层硬度可达570～680HV，模具钢、高速钢、渗氮钢共渗后硬度可达850～1200HV；渗层脆性低，有优良的耐磨性、耐疲劳性、抗咬合性、热稳定性和耐蚀性。
2）工艺温度低，且可不淬火，工件变形小。
3）处理时间短，经济性好。
4）设备简单，工艺易掌握。
存在的问题是：渗层浅，承受重载荷零件不宜采用。
氮碳共渗工艺也有气体、液体和固体氮碳共渗工艺。使用最多的是气体氮碳共渗工艺，尤其是以尿素、甲酰胺、三乙醇胺为渗剂的气体氮碳共渗为多。目前国内外采用比较多的是低温气体氮碳共渗。
固体氮碳共渗工艺较少应用。早期使用的液体氮碳共渗主要是在氰盐和氰酸盐溶液中进行。由于氰盐剧毒，公害严重，后来随着研究出许多新的渗剂，它就慢慢地被其他渗剂代替了。
气体氮碳共渗使用较广，其气源为CO2+NH3，CO2与NH3的体积比为0.05∶1。将工件置于密封的炉内通入气源进行处理，对冲裁模处理温度为530～540℃，时间为1.3～3.5h，氮碳共渗后出炉空冷，模具硬度为65～68HRC，比淬火、回火热处理工艺后的硬度提高4～5HRC。
典型举例1：球墨铸铁拉深凹模的氮碳共渗
球墨铸铁具有良好的润滑及减摩作用，氮碳共渗后，氮与铁结合生成氮铁化合物，表面形成硬度高的白亮层，而球墨则不与氮作用仍露于表面。氮化层具有良好的抗粘着磨损能力，因此选用球墨铸铁作模具材料，并氮碳共渗处理，可大大减少粘着磨损。
热处理工艺如下：
（1）正火 经（900±10）℃保温后出炉空冷，（560±10）℃高温回火，处理后硬度为240～300HBW，此工艺为氮碳共渗作组织准备。
（2）氮碳共渗 700℃加热保温4h，通入氨气量为600～700L/h，酒精70～75滴/min，炉内压力500～800Pa，氮碳共渗处理后，将模具从炉中取出放入盐水中急冷，提高基体硬度，并在氮化层附近获得铁氮系马氏体，可进一步提高模具寿命。
（3）回火 在200℃回火1h以上。
经上述工艺处理后，氮化层深度为0.05mm左右，硬度为760～850HV。
典型举例2：0406柴油过滤壳体二次拉深凹模，被拉深件的材料为厚度1.2mm的08冷轧钢板，由ϕ66mm×51mm，拉深到ϕ50mm×76mm，模具采用QT600-3球墨铸铁，加工工艺过程是：铸造→正火+高温回火→机械加工→氮碳共渗+盐水急冷→低温回火。经上述工艺加工后，凹模单次寿命为3100～3900件，总寿命>10000件。原采用Cr12淬火+低温回火（或镀铬），单次寿命仅有200～300件；采用GW50钢结硬质合金淬火+低温回火，单次寿命为600件，总寿命857件，以内孔严重粘模而失效。
典型举例3：灯壳凹模及压边圈，被拉深件材料为厚度1.0mm的08冷轧钢板，将圆片料一次拉深完成，模具选用CrWMn制造，寿命较低，后改用球墨铸铁氮碳共渗处理的凹模后，单次寿命达3000件左右，总寿命达到33600件以上。
凹模在使用过程中，如发现寿命明显降低，可用细砂布将凹模打光，重新氮碳共渗后继续使用。
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