奥氏体不锈钢活性屏离子渗碳机理的研究

分别采用活性屏离子渗碳和直流离子渗碳工艺对奥氏体不锈钢进行了渗碳处理．试验结果表明,活性屏离子渗碳可以获得与普通直流离子渗碳同样的处理效果,在奥氏体不锈钢表面获得单一的Sc相组织,从而显著提高奥氏体不锈钢的硬度和耐磨性能,并能克服直流离子渗碳工艺中的不足．收集活性屏上溅射下来的粒子进行分析,结果表明这些纳米级粒子主要是中性的Fe3C和Fe2C5,它们是活性屏渗碳过程中活性碳原子的载体．通过对活性屏离子渗碳机理的探讨,认为和活性屏离子渗氮的机理相似,也是一个溅射一吸附一脱附的过程．     

AISI 304奥氏体不锈钢活性屏离子渗碳

利用活性屏离子热处理技术对AISI 304奥氏体不锈钢进行低温离子渗碳(AS-PC)处理,可以在不锈钢表面形成一层无碳化铬析出的碳的过饱和固溶体(Sc相)。处理后的奥氏体不锈钢可以在不降低耐蚀性能的基础上大幅度提高不锈钢表面的硬度,并解决了不锈钢直流离子渗碳温度均匀性差,工件存在边缘效应等问题,ASPC渗碳试样表面基本可以保持原色。     

AISI 316L奥氏体不锈钢在阳极电位的活性屏离子渗氮

用活性屏离子渗氮技术对处于阳极电位的AISI 316L奥氏体不锈钢进行低温渗氮处理,并将渗氮层的组织、形貌、相结构、显微硬度和耐蚀性能与在悬浮电位下处理的试样作对比。结果表明,奥氏体不锈钢在两种电位状态下渗氮处理获得了同样的、具有S相结构的单相硬化层。渗层不仅具有高的硬度,还有良好的耐蚀性能。在活性屏离子渗氮过程中,从活性屏上溅射下来的中性S相粒子起着氮载体的作用。活性屏空间粒子的撞击消除了不锈钢表面钝化膜对氮的阻隔作用。     

活性屏离子氮化机理的研究

在真空室内放置一个铁制的网状圆筒 ,并与直流高压电的负极相接 ,在直流电场的作用下 ,通过气体离子对圆筒的轰击溅射 ,产生了一些纳米数量级的活性粒子 ,利用这些高活性的纳米粒子簇可以对放置在圆筒内钢的表面进行氮化处理。实验证明 ,这些活性粒子是中性的Fe4N粒子 ,所以被处理的工件既可以处于悬浮电位 ,也可以处于零电位。活性屏离子氮化可以获得和普通直流离子氮化同样的处理效果 ,并解决了离子氮化技术的不足。     

AISI316奥氏体不锈钢低温PC、PN和PC+PN表面硬化处理

对AISI 31 6奥氏体不锈钢进行了低温离子渗碳 (PC)、离子渗氮 (PN)和离子渗碳 +离子渗氮 (PC +PN)双重复合处理 ,处理后的奥氏体不锈钢可以在不降低耐蚀性能的基础上大幅度地提高不锈钢表面硬度和耐磨性。渗入奥氏体晶格中的碳或 (和 )氮可以形成一种碳或 (和 )氮的过饱和固溶体 (S相 ) ,但没有铬的碳化物或 (和 )氮化物析出。由于PC +PN双重复合处理后的奥氏体不锈钢渗层内的最大含氮量位于渗层的外表面 ,而最大的含碳量则位于渗层较深的部位 ,因而经离子双重复合处理后的奥氏体不锈钢的表面既有离子渗氮处理的高硬度 ,又有离子渗碳处理后的高的渗层厚度和较好的硬度梯度等特点。     

奥氏体不锈钢低温离子渗碳

为避免奥氏体不锈钢在渗碳过程中析出铬的碳化物而降低其原有的耐蚀性能,开发了低温离子渗碳处理技术。利用低温离子渗碳技术对AISI 316L、AISI 321和AISI304三种不同类型的奥氏体不锈钢进行了渗碳处理,并对不锈钢渗碳层组织和性能进行了研究。结果表明,渗碳温度、渗碳时间和基体材料成分对渗碳层的组织和性能都有重要的影响。渗碳温度在400~550℃时,AISI 316L和AISI 321不锈钢可以获得无碳化物析出的具有单一γc相结构的渗碳层;XRD分析结果证实了550℃是AISI 321和AISI 316L奥氏体不锈钢的临界渗碳温度,500℃是AISI 304不锈钢的临界渗碳温度,在此温度以上渗碳时,渗碳层有铬的碳化合物析出;含有Mo或Ti的奥氏体不锈钢(AISI 316L,AI-SI 321)和不含Mo或Ti的不锈钢(AISI 304)相比,在400~500℃渗碳时可以获得较好的渗碳层。     

渗碳气体对201奥氏体不锈钢低温离子渗碳效果的影响

用不同的渗碳气体对201奥氏体不锈钢进行了低温离子渗碳(DCPC)处理。实验证明,甲烷和乙炔均可在不锈钢表面形成一层无碳化铬析出的碳的过饱和固溶体(Sc相),使其表面的硬度和耐蚀性均有较大幅度的提高。但用甲烷作为渗碳气体处理的不锈钢表面有一层黑膜,破坏了不锈钢原有的光泽;而用乙炔作为渗碳气体不仅可以获得较为光亮的表面色泽,同时其硬度和耐蚀性也有进一步的提高。     

离子渗碳不锈钢表面电化学亮化工艺的优化

采用电化学方法对低温离子渗碳后的奥氏体不锈钢表面进行了亮化处理。由于不锈钢离子渗碳后的硬化层厚度仅为50μm左右,所以在亮化处理过程中应尽可能减少硬化层的减薄量。实验采用正交试验法对亮化处理的工艺参数进行了优化,并对优化后的工艺参数进行了验证。结果表明,采用优化后的工艺参数对渗碳不锈钢进行亮化处理,不但可以恢复不锈钢原有的颜色,改善其表面质量,而且硬化层的损失很小,不锈钢表面仍具有很高的硬度。     

偏压在大尺寸活性屏等离子渗氮中的作用机理

通过采用大尺寸活性屏进行等离子渗氮处理,研究和分析了偏压及其"阈值"对大尺寸活性屏渗氮的影响。实验结果表明:采用大尺寸活性屏渗氮时,加在工件上的偏压是一个决定性的因素,只有当负偏压大于"阈值"时,无论距活性屏多远的试样都能取得较好的渗氮效果。通过理论分析认为这个偏压阈值恰好是能够引起工件表面产生自溅射所需要的最低电压。研究认为采用大尺寸活性屏渗氮时,距离活性屏较远的工件是靠施加在其上的偏压引起工件表面产生自溅射生成大量的纳米粒子作为渗氮的载体实现渗氮的。     

放电电压对纯氮ASPN处理的影响

采用高电压、低气压的离子渗氮工艺,利用活性屏离子渗氮(ASPN)技术对合金钢在纯氮气氛下进行离子渗氮处理。对渗氮层的硬度、深度和组织结构等进行了分析研究。结果表明,在纯氮气氛下活性屏离子渗氮处理过程中放电电压起关键作用,只有当直流辉光放电电压高于800 V时,才能进行离子渗氮处理。通过分析用铜片采集的等离子放电空间的粒子发现,放电电压高于800 V时,沉积在铜片表面的粒子是能进行渗氮处理的氮化铁;而放电电压低于800 V时,沉积在铜片表面的粒子主要是氧化铁。     

不锈钢表面电镀Cu—Mn3O4复合涂层

铁素体不锈钢的热膨胀系数与固体氧化物燃料电池（SOFC）的组元相近,成本低廉,具有良好的抗氧化性,已被广泛用作SOFC电池堆的金属连接体材料．但是表面Cr2O3膜的挥发会导致SOFC阴极Cr中毒,缩短SOFC的服役寿命．为解决这一问题,本文利用电镀的方法在铁素体不锈钢（SUS430）连接体表面沉积cu—MnsO。复合涂层,研究了复合电镀Cu—Mn3O4涂层的电镀工艺,结果表明：复合电镀的适宜工艺参数为：溶液pH值为3,阴极电流密度为2．12A／dm^2,镀液温度为35℃,溶液中Mn3O4粉末添加量为20g／L,并研究了涂覆不锈钢在800℃空气中的氧化行为及氧化膜的导电性能．涂覆Cu—Mn3O4不锈钢氧化后表面生成CuO、（Mn,Ca）3O4和（Fe,Cu）3O4尖晶石氧化物,表面氧化物的导电性良好,并能有效阻止Cr向外迁移和扩散．     

热连轧403Nb棒材的组织结构与蠕变性能

为了获得403Nb钢更好的加工工艺及优异的高温蠕变性能,借助扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、x射线衍射仪（XRD）等分析手段,并通过蠕变性能测试,对热连轧403Nb钢蠕变前后的组织结构及行为进行了研究.结果表明：403Nb钢在热连轧期间发生了动态回复及动态再结晶,其组成相包括：α Fe、（Fe,Cr）23C6及（Fe,Cr,Nb）C,其中,（Fe,Cr）23C6多分布于晶界,（Fe,Cr,Nb）C主要分布于晶内.在实验条件下,热连轧403Nb钢具有极强的温度敏感性和应力敏感性,其蠕变激活能Q=287.5kJ/mol.蠕变期间发生了大量的交滑移,碳化物通过阻碍位错运动以及“钉扎”晶界起到提高蠕变抗力的作用.     

Double Glow Plasma Hydrogen-free Carburizing on Commercial Purity Titanium

A carburized layer with special physical and chemical properties was formed on the surface of commercial purity titanium by a double glow plasma hydrogen-free carburizing technique,High-purity netlike solid graphite was used as a raw material and commercial purity titanium was used as the substrate material.Argon gas was used as the working gas.The carburized layer can be obviously observed under a microscope.X-ray diffraction indicates that TiC phase with higher hardness and dissociate state carbon phase was formed in the carburized layer.The glow discharge spectrum（GDS） analysis shows that the carbon concentration distributes grodiently along the depth of carburized layer.The surface hardness of the substrate increases obviously.The hardness distributes gradiently from the surface to inner of carburized layer.The friction coefficient reduces by more than 1/2,the ratio wear rate decreases by above three orders of magnitude.The wear resistance of the substrate material is improved-consumedly.