G80Cr4Mo4V钢轴承套圈离子渗氮工艺优化试验

采用不同的离子渗氮工艺对G80Cr4Mo4V钢轴承套圈进行离子渗氮处理。采用金相显微镜、硬度计分析渗氮层组织、硬度以及渗氮层深度,借助X射线衍射仪对优化工艺处理的轴承套圈进行应力梯度对比分析。结果表明:降低溅射时间或延长脉冲停顿时间可以改善脉状组织级别;渗氮时间由30 h增至50 h后,渗氮层深度及硬度得到显著提高,继续增至75 h,渗氮层深度及硬度变化不再显著;氮氢比为1∶25,脉冲比为1∶6工艺条件下,G80Cr4Mo4V钢外圈在渗氮温度515℃、渗氮时间50 h、脉冲时间70μs、溅射时间3 h时性能最优。     

离子渗氮气氛对TC4钛合金组织与性能的影响

研究了在不同气氛下进行离子渗氮对TC4钛合金渗氮层的组织与性能的影响。进行了金相组织检查,显微硬度测定,X射线结构分析,磨损试验与渗氮层氧含量测定。试验结果表明,保温时的气氛对控制渗氮层质量有较大的影响     

基于38CrMoAl螺杆机筒基体硬度与渗氮层性能对应关系的渗氮层深度测定研究

针对38CrMoAl螺杆机筒渗氮层基体硬度控制问题,对38CrMoAl螺杆机筒基体硬度和渗氮层表面硬度、硬度梯度、深度测定等方面进行了研究,开展了38CrMoAl螺杆机筒渗氮层测量实例分析,建立了基体硬度与渗氮层性能之间的对应关系,通过基体硬度的形成机理与控制研究,提出了38CrMoAl螺杆机筒渗氮层基体硬度的控制范围和基体硬度宜设定的下限值。研究结果表明,基体硬度与渗氮层性能具有对应关系,基体硬度主要由调质硬度决定,基体硬度控制在250HBW~300HBW范围可解决渗氮硬度不足、渗氮层深度偏浅并改善渗氮层的硬度梯度,渗氮层深度测定中基体硬度下限值设定为250HV较适宜。     

W6Mo5Cr4V2钢可控渗氮的研究

介绍了可控井式氮化炉合理控制氮化温度、时间和氨分解率的渗氮工艺,使W6Mo5Cr4V2钢试样表面获得到致密无脆的ε和ε ν‘白亮层和扩散层渗层组织。对渗氮后试样实测表明,该试样显微组织、脆性、显微硬度和渗层深度均符合技术要求。     

钒含量对表面离子渗氮热作模具钢组织与性能的影响

参照4Cr5Mo2V热作模具钢的化学成分,制备了钒质量分数分别为0,0.55％和0.9％的试验钢,并进行了表面离子渗氮处理,研究了钒含量对渗氮后热作模具钢组织和性能的影响.结果表明:3种试验钢的基体组织均为马氏体,渗氮层主要由白亮层和扩散层组成;随着钒含量提高,试验钢基体组织明显得到细化,白亮层分布变得连续,扩散层厚度...     

渗氮工作气压对H13钢离子渗氮层组织及性能的影响

采用自制的LD-650型直流等离子体增强化学气相沉积炉在不同渗氮工作气压下对H13钢进行了离子渗氮处理,研究了工作气压对该钢渗氮层组织及性能的影响。结果表明:渗氮工作气压显著影响渗氮层的厚度,随着工作气压的升高,渗氮层中化合物层厚度呈现先增加后减小的趋势,在1066Pa下达到极大值9μm;工作气压对渗氮层表面硬度影响较小;随着工作气压的升高,化合物层的ε相和γ′相均增加,在1 066 Pa时其体积分数达到最大,分别为37.1%和35.7%;在试验条件下,工作气压为1 066 Pa下得到的渗氮层性能良好。     

钢的化学热处理金相检验

钢的化学热处理广泛应用在机械制造、汽车制造以及航空工业中。钢经化学热处理后在保留基体钢材性能的同时,极大提高了零件表面的耐磨抗疲劳性能,从而大大提高零件的使用寿命。钢的化学热处理种类较多,目前应用最广泛的是渗碳、渗氮、碳氮共渗(氰化)、软氮化及渗铝、铬、硼、硅等,这里我们仅介绍渗碳、渗氮等化学热处理的金相检验。钢经化学热处理后优良性能的获得,主要取决于化学热处理层的深度和金相组织。到目     

TC4钛合金低压渗氮研究

为了提高表面性能,对TC4钛合金进行低压渗氮处理。通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)及显微硬度计分析了渗氮层的组织与硬度。结果表明,TC4钛合金经低压渗氮处理后,表面物相由Ti N、Ti2Al N、Ti3Al和α-Ti组成,渗氮温度较低时,渗氮层较薄,硬度较低,随渗氮温度升高,渗氮层厚度增加,表面硬度亦随之增加,温度为820℃时,表面硬度可达800~850 HV,硬化层深度为30μm~40μm,渗氮温度继续增加,渗氮层组织变得疏松,表面硬度开始下降。     

38CrMoAl液压柱塞无白亮层低温离子渗氮工艺研究

对38CrMoAl液压柱塞进行低温离子渗氮,研究不形成白亮层的工艺条件。采用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机对处理后的38CrMoAl钢显微组织、截面硬度、渗层脆性、耐磨性进行了分析。研究结果表明,相比于510℃常规离子渗氮工艺,38CrMoAl钢经450℃低温离子渗氮工艺处理后无白亮层产生,X射线衍射分析表明表层无γ'-Fe₄N相生成。同时,38CrMoAl钢经450℃低温离子渗氮工艺处理后,不仅截面硬度满足使用要求,而且渗层脆性显著降低,压痕周围均无裂纹产生。耐磨性研究表明,在较大载荷下,450℃低温离子渗氮后耐磨性比510℃常规离子渗氮好。     

渗氮GCr15钢在含氮硼酸酯添加剂润滑油作用下的摩擦学性能

针对提高滚动轴承使用寿命的问题,提出离子渗氮处理与添加剂结合的解决办法。用等离子渗氮炉在GCr15轴承钢表面制备了渗氮层,并用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM )、X射线衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)和显微硬度计观测了渗层的形貌、相结构和硬度变化。利用四球摩擦磨损试验机对比考察渗氮钢和未渗氮钢在含氮硼酸酯润滑条件下的摩擦学性能,并用X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscope, XPS)分析摩擦反应膜的成分与化学结合态。结果表明,渗氮层与润滑油添加剂之间发生了意想不到的良好交互作用,渗氮钢在质量分数为1.25%氮硼酸酯的润滑条件下表现出最低的摩擦因数和磨斑直径,比未渗氮钢分别降低了34%和45%;分析证明,渗氮层的摩擦表面生成了高BN质量分数的摩擦反应膜是获得优异摩擦学性能的主要原因,而在未渗氮钢摩擦表面未检测到BN。     

32Cr3MoVE渗氮轴承钢的高应力滚动接触疲劳性能

对采用双真空熔炼制备的32Cr3MoVE轴承钢进行表面渗氮处理,利用滚动接触疲劳试验机在4.5GPa高应力下研究其滚动接触疲劳性能,分析其滚动接触疲劳破坏机制。结果表明:试验钢的有效渗氮层深度为350μm,随距表面距离的增大,渗氮层残余压应力呈先增大后减小趋势,距表面300μm处的残余压应力最大,为610 MPa;渗氮层中存在沿晶界分布的白色脉状组织;利用双参数Weibull分布计算得到其滚动接触疲劳特征寿命、额定疲劳寿命、中值疲劳寿命分别为3.040×10~8,0.357×10~8,2.083×10~8周次;试验钢的滚动接触疲劳破坏模式包括表面起裂和次表面起裂两种,表面起裂试样剥落坑的平均直径及深度均明显大于次表面起裂试样的;表面起裂试样沿表面点蚀坑或划痕处起裂,次表面起裂试样在长时间循环接触应力作用下,次表面材料性能退化,导致裂纹萌生。     

渗氮电压对液相等离子体电解渗氮层组织及耐腐蚀性能的影响

以氨水和KCl的混合溶液为电解液,利用液相等离子体电解渗氮工艺在180,200,220,240V电压下于38CrMoAl钢表面制备了渗氮层,研究了渗氮电压对渗氮层组织与耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着渗氮电压升高,渗氮层中白亮层和扩散层的厚度不断增加,当渗氮电压为240V时,白亮层和扩散层的厚度最大,分别为42.9μm和84.9μm;渗氮层表面均呈"火山凸起"微区形貌,随着渗氮电压增大,"火山凸起"微区的落差逐渐增大,孔洞分布均匀性逐渐降低,孔径逐渐增大,渗氮层的峰值硬度先增大后趋于稳定;在200,220,240V电压下制备渗氮层的耐腐蚀性能优于基体的;当渗氮电压为220V时,渗氮层的耐腐蚀性能最好。     

曲轴离子渗氮工艺的改进

离子渗氮的温度可根据零件的材质、技术要求（包括：渗氮层硬度和深度、心部硬度、允许的变形量等）综合考虑进行选择。生产上常用的渗氮温度范围为450～650℃。对结构钢而言，渗氮温度低能得到较高的渗层硬度，保持较高的心部硬度，减小变形，但渗层较浅；若渗氮温度高，则心部强度降低，变形增大。保温时间的长短取决于零件的材料、渗氮层深度和渗氮温度。     

几种润滑油添加剂与等离子渗氮层的交互作用研究

研究等离子渗氮GCr15钢与GCr15钢基材在添加硫化异丁烯(SO)、磷酸三甲酚脂(TCP)、硫代磷酸胺盐(SPN)、二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的PAO润滑下的摩擦磨损性能.利用脉冲直流等离子渗氮炉对GCr15钢进行离子渗氮处理,采用X射线衍射(XRD)分析离子渗氮层的相组成,利用显微硬度计测量渗氮前后的表面硬度值,在四球摩擦磨损试验机上考察GCr15钢渗氮处理前后在添加SO、TCP、SPN、ZDDP的PAO润滑下的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)和能量散射谱(EDS)分析其摩擦学作用机制.结果表明:离子渗氮处理明显提高了GCr15钢的表面硬度值和摩擦磨损性能;含硫、磷添加剂具有良好的减摩性能和抗磨性能,并能与渗氮层发生交互作用,尤其是TCP的效果最明显.     

TC4钛合金表面低压渗氮层的显微组织与耐磨性能

为了提高TC4钛合金的表面硬度及耐磨性,对其进行了820℃×10h的低压渗氮处理;通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计及磨损试验机研究了表面渗氮层的显微组织与耐磨性能。结果表明:渗氮处理后,该钛合金表面形成了由表面氮化物层和次表面氮扩散层组成的渗氮层,其物相组成为TiN、Ti_2AlN和Ti_3Al;渗氮层的表面硬度为800~900HV,比基体的提高了近3倍,截面硬度随着深度的增加而下降;在相同条件下,渗氮后试样的磨损质量损失比未经渗氮处理的小,且随载荷的增加磨损质量损失增加更缓慢,耐磨性得到了极大的改善。     

渗氮工件的变形分析和控制方法（二）

二、影响渗氮变形的因素和一般规律 1.钢的成分 钢的化学成分不同,特别是含有与氮亲和力强的合金成分不同,渗氮时吸收氮原子的能力会有差异,直接影响着渗氮层的厚度和氮浓度,故对渗氮变形有明显影响。 表3是不同成分的钢试样(φ25mm×25mm),经530℃×6h离子渗氮处理,直径尺寸变化的试验结果。     

等离子体源渗氮2Cr13马氏体不锈钢的耐磨与耐腐蚀性能

对2Cr13马氏体不锈钢进行450℃×6h的等离子体源渗氮处理,对比研究了渗氮前后该钢表层的显微组织、物相组成以及耐磨和耐腐蚀性能。结果表明:渗氮后不锈钢表层形成了厚约18μm,由αN、ε-Fe3N和γ′-Fe4N组成的化合物层,以及组织明显细化的氮扩散层,氮原子渗透深度达20μm;渗氮后不锈钢的表面硬度高达1 350HV,摩擦因数低于未渗氮处理的,磨损机制由未渗氮处理的黏着磨损转变为氧化磨损,耐磨性能明显高于未渗氮处理的;在质量分数3.5%NaCl溶液中,未渗氮不锈钢的阳极极化曲线仅呈现活化溶解特征,渗氮后则呈现活化溶解、自钝化和点蚀击穿特征,且自腐蚀电位提高至-104mV,耐腐蚀性能显著提高。     

GH696高温合金表面热处理工艺研究

从国外引进的燃压机组中的某阀套材料为高温合金10X11H23TMP,转化国内材料牌号为GH696,通过对该材料进行气体渗氮处理,用金相法测定渗氮层深度,并对渗氨层的形貌特征进行分析,结果表明,GH696合金渗氨层深度和渗氮时间符合抛物线法则,渗氨层与基体界线分明,没有明显的过渡层,渗氮层深度可达0.17mm,表面硬度可达到800HV.     

辉光离子渗氮对Ti6Al4V合金在航空煤油中摩擦学性能的影响

为改善钛合金在航空煤油中的摩擦学性能,采用辉光离子渗氮技术对Ti6Al4V钛合金表面进行改性处理。分析了渗氮层的表面形态、组织结构、显微硬度沿层深的分布,对比研究了钛合金基体、渗氮层和5CrMnMo工具钢在航空煤油中分别与GCr15钢及QSn4-3铜合金配副对磨时的耐磨性能,并探讨了渗氮层的表面粗糙度对摩擦磨损行为的影响。结果表明:Ti6Al4V钛合金表面渗氮层硬度明显高于5CrMnMo工具钢,经表面抛光后处理,其耐磨性能显著优于钛合金基材与5CrMnMo工具钢,同时也有效降低了摩擦配副的表面磨损。研究同时发现QSn4-3铜合金配副的磨损体积损失与渗氮层的表面粗糙度呈线性递增关系,原因归于铜合金配副的磨损失效由渗氮层表面微凸体的磨粒磨损作用及航空煤油的润滑状况决定。     

辉光离子渗氮对Ti6Al4V合金在航空煤油中摩擦学性能的影响

为改善钛合金在航空煤油中的摩擦学性能,采用辉光离子渗氮技术对Ti6Al4V钛合金表面进行改性处理。分析了渗氮层的表面形态、组织结构、显微硬度沿层深的分布,对比研究了钛合金基体、渗氮层和5CrMnMo工具钢在航空煤油中分别与GCr15钢及QSn4-3铜合金配副对磨时的耐磨性能,并探讨了渗氮层的表面粗糙度对摩擦磨损行为的影响。结果表明:Ti6Al4V钛合金表面渗氮层硬度明显高于5CrMnMo工具钢,经表面抛光后处理,其耐磨性能显著优于钛合金基材与5CrMnMo工具钢,同时也有效降低了摩擦配副的表面磨损。研究同时发现QSn4-3铜合金配副的磨损体积损失与渗氮层的表面粗糙度呈线性递增关系,原因归于铜合金配副的磨损失效由渗氮层表面微凸体的磨粒磨损作用及航空煤油的润滑状况决定。