等離子氮碳共滲處理后在結(jié)構(gòu)鋼表面生成一層化合物層(主要相成分為Fe2～3N 和Fe3C)，該化合物層的硬度比結(jié)構(gòu)鋼基體高幾倍，所以處理后顯著提高了結(jié)構(gòu)鋼表面的抗磨損性能。如果離子氮碳共滲后在某一特定溫度下通入一定比例的氫氣和氧氣進行氧化處理，又在化合物層的表面生成一層致密的Fe3O4 氧化膜，F(xiàn)e3O4化學(xué)穩(wěn)定性高，不溶于酸或堿，膜層比較致密，摩擦系數(shù)比較低，能夠阻礙腐蝕介質(zhì)與基體金屬的直接接觸，所以氧化處理顯著提高了結(jié)構(gòu)鋼表面的抗腐蝕性能。該氧化膜甚至具有比鍍鉻處理還優(yōu)越的抗腐蝕性能。由此，誕生了等離子氮碳共滲與氧化復(fù)合處理工藝。
等離子氮碳共滲與氧化復(fù)合處理是在等離子氮碳共滲完后再進行氧化處理的一種新的離子化學(xué)熱處理工藝。它是利用稀薄氣體輝光放電形成活性氮、碳離子，在直流電場中對工件進行熱處理的一種表面改性技術(shù)。該工藝是先通過等離子氮碳共滲使工件表面生成高硬度的Fe2～3N 和少量Fe3C 化合物層，再通過等離子氧化處理使工件表面形成一層黑色致密、耐腐蝕的Fe3O4 膜。這樣，經(jīng)過等離子氮碳共滲與氧化復(fù)合處理后，不僅提高了結(jié)構(gòu)鋼表面的硬度和耐磨性，而且還可以顯著提高結(jié)構(gòu)鋼表面的耐腐蝕性能。據(jù)報道：結(jié)構(gòu)鋼表面經(jīng)這種處理后，工件表面的耐蝕性能超過鍍硬鉻處理的耐蝕性能，還解決了鹽浴氮碳共滲+拋光+氧化處理技術(shù)對環(huán)境污染的問題。而且，等離子氮碳共滲與氧化復(fù)合處理工藝的全過程都是在同一爐中不間斷地完成的，減少了換爐及氧化時的二次加熱，達到省時節(jié)能降耗的效果。由于該復(fù)合處理有這些其他處理所不具有的優(yōu)點，所以現(xiàn)在的應(yīng)用越來越廣泛。
等離子氮碳共滲氧化復(fù)合處理工藝已在汽車工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用，主要用于汽車的球頭銷、導(dǎo)向螺桿、換檔選擇器、彈簧零件等。另外，液壓和泵系統(tǒng)中也廣泛應(yīng)用了這種處理工藝，主要是用在液壓和泵的活塞桿、導(dǎo)向套、汽缸、彈簧片等零件，處理后可使表面粗糙度大大減?。豢垢g性能顯著提高，鹽霧腐蝕中出現(xiàn)銹點的時間大于240 h；表面硬度提高到750HV以上；疲勞極限顯著提高到在彎曲點拉伸為100%。硬化層上的氧化層有低的摩擦系數(shù)的特點，相當(dāng)于硬化層上有一層軟膜，起到潤滑的作用，摩擦因數(shù)大幅度減少到0.05，所以處理后更能夠顯著提高工件表面的抗磨損性能。等離子碳氮共滲氧化復(fù)合處理工藝還有尺寸和形狀精度高的優(yōu)點，所以處理后的工件不再需要進行昂貴的機械精加工。復(fù)合處理后的工件在低溫條件下可以焊接。等離子氮碳共滲與氧化復(fù)合處理在傳動系統(tǒng)中也有廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于齒輪軸、換檔桿、同步齒輪等零件，處理后硬化深度為可達0.3～0.8mm。