离子渗碳的渗碳硬化特性

一、前言研究合金元素对化学表面热处理的影响,是研究部门的一个课题。为此,我们对各种钢种进行了离子渗碳处理。研究了合金元素对渗碳硬化特性(渗碳性、渗碳层的组织,异常渗碳层)的影响,并作出以下报告。二、离子渗碳原理离子渗碳已不能说是一种新的热处理方法。下面简要说明其原理。渗碳是把低碳钢在渗碳气氛中加热,使活性碳渗入钢表面后而提高其碳浓度的一种热     

超硬高速钢的表面冶金工艺研究

利用双辉等离子渗金属技术在低合金钢20CrV2表面进行W-Mo-Co多元共渗及等离子渗碳复合处理，使合金层接近钴系超硬高速钢成分。研究了合金钢的表面冶金工艺和渗层组织状态、渗层成分分布以及渗金属工艺参数对渗层厚度和渗层成分分布的影响。结果表明，表层W、Mo、Co的含量（质量分数）可分别达到11％、6％、13％，渗层形成的主要相为α相、金属间化合物（μ相）以及三种合金碳化物。     

45钢表面含钛高速钢渗层的研究

在45钢表面进行W、Mo、Ti离子三元共渗，以形成类似高速钢成分的合金化渗层；对该合金化渗层进行渗碳、淬火、回火处理。结果表明，离子渗金属后，渗层组织为合金铁素体，表面合金元素浓度(质量分数，％)为8W、10Mo、1．8Ti；渗层经渗碳后，显微组织为粒状合金珠光体 不同形状的合金碳化物，合金碳化物的分布与普通高速钢相比更为细小、弥散、均匀；渗碳试样经淬火、回火处理后，渗层显微组织为回火马氏体和均匀细小的粒状碳化物，合金碳化物为M。C(Fe，w，C)、M。C，[(FewMo)7C3]和MC(TiC、r-MoC)，硬度为800～890HV0．1(相当于64～67HRC)，红硬性为760HV0．1左右(相当于63HRC)。     

铁硅二元合金渗碳层的抗浆料冲蚀磨损性能研究

分别对3种不同Si含量的铁硅二元合金进行了固体渗碳和热处理,借助于OM、SEM、XRD等手段对经固体渗碳后的铁硅二元合金的渗碳层的显微组织进行了观察分析和确定,并测定了其表面硬度以及抗浆体冲蚀磨损性能.结果表明:经930℃×8h固体渗碳+水淬后,铁硅二元合金渗碳层表面硬度最高达66HRC,渗碳层显微组织为M+γ+ Fe3C+ SiO2;经180℃×3h低温回火后,表面硬度均能保持在62 HRC左右,渗碳层显微组织为回火M+残余γ+Fe3C+SiO2.其中Fe-1.5Si渗碳8h水淬+低温回火后的抗浆体冲蚀磨损性能最好.     

γ-TiAl辉光等离子无氢渗碳后的组织及性能研究

利用双层辉光等离子渗金属技术（DGPSAT）对γ-TiAl金属间化合物进行等离子表面无氢渗碳处理，用OM、EDS和XRD分析了渗碳层的显微组织、化学成分及其相组成，测试了其表面显微硬度和耐磨性。结果表明，γ-TiAl经双层辉光等离子渗碳后，其表面形成以XTisC5，TiC，TiAl和C等相组成的合金层，有效厚度约为15μm；渗层与基体结合牢固；渗层成分由袁及里呈梯度分布；摩擦磨损性能也得到了提高。     

Fe-5.7V合金碳化物析出渗碳处理后的等温退火

用定碳仪测定了Fe-5.7V合金碳化物析出渗碳处理后的碳浓度分布,用金相显微镜及扫描电镜分析和比较了等温退火前后渗碳层的组织变化.结果表明,Fe-5.7V合金渗碳后,最表层的碳浓度为2.0%,随距表面距离的增加,碳浓度逐渐降低,渗层深度为1.05 mm.渗碳处理后的Fe-5.7V合金经950℃×9 h等温退火后,γ+V4C3相区及α+V4C3相区都向心部推进,而且渗碳层中的碳化物尺寸明显细化、均匀,碳化物数量也明显增多.     

WC-Co梯度硬质合金的制备及渗碳对其组织的影响

采用光学金相检测、扫描电镜分析、能谱分析等方法对WC-6Co硬质合金渗碳处理后的成分和梯度组织结构进行分析.结果表明:对硬质合金渗碳处理后可形成显微组织和钨、钴含量的梯度分布,其特征是合金表层和次表层的η相已经完全消失,属正常的WC γ两相组织,合金的芯部依然是含η相的三相组织,中间形成了一个富钴层;碳原子的扩散和液相钴的流动是形成梯度的原因;在各渗碳温度下,合金的梯度结构厚度均随渗碳时间的增加而增加;在渗碳时间和渗碳温度相同的情况下,合金的梯度层厚度均随合金初始总碳含量的增加而增厚.渗碳处理后外表面的WC晶粒可能会产生一定的粗化现象.     

渗碳处理对95W-3.4Ni-1.6Fe高比重合金显微组织和接触疲劳性能的影响（英文）

采用固体渗碳法对95W-3.4Ni-1.6Fe高比重合金进行了渗碳处理,并在球棒试验机上研究了渗碳处理对钨合金接触疲劳性能的影响。利用SEM、EDS、XRD、表面形貌仪等手段对渗碳钨合金的显微组织和疲劳损伤形貌等进行了表征。结果表明,渗碳处理后钨合金表面由较薄的多孔碳化钨层和被碳化钨包裹的改性钨颗粒层组成。渗碳处理不仅降低了钨合金的接触疲劳性能而且加剧了对偶件钢球的磨损。钨合金的损坏机制为剥落和层状分离,次表层主裂纹易在最大剪切应力处萌生并沿着钨–钨界面扩展。渗碳钨合金的损坏是由碳化钨颗粒的剥落造成,同时剥落后的碳化钨颗粒在接触界面间充当第三体,加剧了渗碳钨合金的表面磨损。     

Ti2AlNb基O相合金双辉等离子渗碳层摩擦磨损性能

利用双层辉光等离子表面合金化技术在Ti2AlNb基O相合金表面进行渗碳处理,采用SEM、EDS、XRD、硬度仪及摩擦磨损试验机对其组织成分、元素分布、相组成、硬度及耐磨性能进行研究.结果表明,在Ti2AlNb基O相合金表面形成了约30μm的渗碳层,渗碳层表面硬度为1053 HV0.1,且硬度随渗层厚度梯度递减.渗碳层和基体平均摩擦因数分别为0.4和0.75,渗碳层比磨损率为基体比磨损率的1/17.双层辉光等离子渗碳技术明显提高了Ti2A1Nb基O相合金的耐磨性.     

固体渗碳制备粗晶功能梯度硬质合金及其组织与性能研究

粗晶硬质合金由于高导热率、高强度及耐冲击等性能而被广泛应用于采掘钻探等。本文通过固体渗碳制备粗晶功能梯度硬质合金,研究制备粗晶功能梯度硬质合金的不同渗碳参数,探索渗碳工艺与合金显微组织及力学性能的关系。研究发现,在不同的渗碳温度下,粗晶硬质合金渗碳效率均较低,梯度层形成缓慢;低于1 440℃,渗碳反应及扩散较慢,难以制备获得功能梯度硬质合金。超过1 450℃,可以通过固体渗碳获得功能梯度硬质合金。当温度达到1 450℃后,继续提高温度对合金梯度层的形成影响不大;而延长时间却可以使其渗碳反应得到充分进行,梯度层提高明显。同时,稀土Y_2O_3在粗晶功能梯度硬质合金中对梯度层形成、晶粒抑制作用及其力学性能的影响均较为有限;随渗碳温度升高,其添加效果减弱。     

工业纯铁表面离子W、Mo、Co多元共渗扩散行为

采用双层辉光离子渗金属技术在工业纯铁表面进行W、Mo、Co多元共渗，分别采用0．5、1、2和3h等渗金属时间，研究了合金层中W、Mo、Co含量随渗金属时间的变化规律。研究表明：渗金属初期，合金层中W含量〉Co含量〉Mo含量；渗金属后期，合金层中Co含量〉W含量〉Mo含量。理论分析认为：在渗金属初期，W、Mo、Co扩散主要受各元素原子与空位交换难易程度以及基体表面各元素活性原子量的控制；在渗金属后期，W、Mo、Co扩散主要受各元素在基体中的溶解度的控制。     

稀土镝对钨钼合金渗层的影响

利用等离子表面冶金技术对20钢进行W-Mo-Dy和W-Mo共渗。对合金渗层的硬度、金相组织、截面形貌、合金元素的分布和相结构进行检测和观察。结果表明:W-Mo-Dy共渗和W-Mo共渗合金渗层的表面硬度分别为347 HV0.05、294 HV0.05,合金层厚度分别为128μm、107μm,合金渗层与基体之间均存在反应扩散线,W-Mo-Dy共渗合金渗层组织较W-Mo共渗合金层组织晶粒细小,W-Mo-Dy共渗合金层基本相结构由(W、Mo、Dy)在Fe中固溶体、Dy2O3和少量的DyFe10Mo2组成;W-Mo共渗合金层共渗层基本结构为(W、Mo)在Fe中固溶体组成。W-Mo-Dy共渗合金层表面的[W]当量为24.79%,W-Mo共渗合金层表面[W]当量为18.4%;稀土镝具有明显的促渗、改善合金渗层组织的作用。     

TiAl基合金表面Mo合金化试验研究

对TiAl基合金表面Mo合金化试验进行了研究,并对试验前后的TiAl进行了抗高温氧化性能测试。结果表明:TiAl表面Mo合金化后,在表面形成致密均匀的合金层,该合金层具有良好的抗高温氧化性能,能显著提高TiAl基合金的抗高温氧化能力。     

等离子渗Mo提高TiAl基合金抗高温氧化性能的研究

研究了等离子渗Mo处理对Ti-46.5Al-1.0V-2.5Cr(原子分数)合金抗高温氧化性能的影响。结果表明:等离子渗Mo处理能显著提高TiAl基合金的抗高温氧化能力,这主要是因为TiAl基合金经等离子渗Mo处理后在表面形成含Ti-Al-Mo的致密合金层,该致密合金层具有良好的抗高温氧化性能。     

FeWMoCo时效硬化合金的表面冶金工艺（Ⅰ）

利用双层辉光离子渗金属技术可在工业纯铁表面形成铁、钨、钼、钴时效合金。研究了形成这种合金的表面冶金工艺和渗层组织状态、渗层成分分布以及渗金属工艺参数改变对渗层厚度及渗层成分分布的影响。结果表明， 表层Ｗ， Ｍｏ ， Ｃｏ 含量可达到高Ｃｏ 时效合金Ｗ１１ Ｍｏ７Ｃｏ２３ 的水平， Ｃｏ 含量为１８ ％ ～３０ ％ ， Ｗ 含量为７ ％ ～１７ ％ ， Ｍｏ 含量为５ ％ ～９ ％ 。     

铸件表面合金化层性能研究

针对采用水玻璃、树脂等作为粘结剂进行铸件表面合金化时，合金层中容易产生气孔、夹渣缺陷的问题，研究了一种铸件表面合金化新工艺，即加入一种YB成型剂将合金粉末压制成块的方法进行表面合金化，在铸钢ZG65Mn本体表面得到高含Cr、W等元素的合金化层。结果表明，通过消失模铸造工艺，使用YB成型剂较好地消除了水玻璃等粘结剂造成的气孔、夹渣，合金化层和本体之间实现了冶金结合；合金化层具有较好的耐磨性和耐热性能，加入WC后耐磨性可达本体材料的4．82倍，抗氧化性能提高50％左右，且合金化粉末压块放置操作简便、可靠。     

合金元素对新型Co-Al-W合金热腐蚀行为的影响

研究了由γ'-Co₃(Al,W)相沉淀强化的新型钴基Co-Al-W 高温合金在800℃、75% Na₂SO₄+25% NaCl熔盐中的热腐蚀动力学及合金元素Mo、Nb、Ta和Ti对合金热腐蚀行为的影响。研究发现,2Mo、2Nb、 2Ta和2Ti合金比9.8W合金具有更好的抗热腐蚀能力,Mo和Ti对提高合金耐热腐蚀能力的效果比Ta和Nb显著。加入合金元素的合金热腐蚀膜由三层组成,即主要由Co氧化物CoO和Co₃O₄组成的腐蚀膜外层,由合金元素、Al、 Co及W复杂氧化物组成的中间过渡层和由Al、Co氧化物组成的腐蚀膜内层。随着腐蚀时间的增加,中间过渡层厚度逐渐增加,热腐蚀膜内、外层厚度变化不大,但内层致密性逐渐增加。     

PLASMA SURFACE ALLOYING OF AGE HIGH SPEED STEEL

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏ２３Ｗ１１Ｍｏ７,ａｇｅｉｎｇｈｉｇｈｓｐｅｅｄｓｔｅｅｌ（ＡＨＳＳ）ｗｉｔｈｈｉｇｈｃｏｂａｌｔ,ｉｓｏｆａｓｔｒｏｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆａｇｅｈａｒｄｅｎｉｎｇ,６８９～６９ＨＲＣａｆｔｅｒａｇｅｉｎｇ,ａｈｉｇｈａｎｔｉｔｅｍｐｅｒｓｏｆｔｅｎｉｎｇ,６０～６１ＨＲＣａｆｔｅｒｔｅｍｐｅｒｉｎｇａｔ７００℃ｆｏｒ４ｈ,ａｎｄｈｉｇｈｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈａｒｄｎｅｓｓ,１００ＨｖｍｏｒｅｔｈａｎｔｈａｔｏｆＭ４２ａｔ６００℃ａｎｄ６５０℃…     

离子钨钼共渗的扩散机制

对双层辉光离子钨钼共渗在离子条件下形成的渗层和无离子形成的渗层进行了对比,计算了溶质原子钨和钙与空位的结合能。据溶质－空位复合体扩散的能量条件,提出溶质－空位复合体扩散机制在双层辉光离子钨钼共渗中起重要作用。由此解释了双了离子钨钼共渗的Ｗ和ＭＯ原子快速现象和渗后冷却中大量金属合物在晶界的析出。     

Ti-Al-Cr-Nb-V合金激光表面原位TiC颗粒增强涂层及耐磨性研究

分别以高纯石墨粉C和C Nb混合粉末为原料，对Ti-46Al-2Cr-1．5Nb-1V合金进行了激光表面合金化处理，对激光改性层的显微组织以及成分进行了观察与分析，并对该合金原始组织及经C或C Nb激光表面改性层的室温耐磨性能进行了对比分析研究。研究结果表明，C和C Nb激光表面合金化处理后，在合金表面均“原位”形成了TiC颗粒，Nb以固溶原子形式存在于表面改性层中，TiC颗粒的大小，形态及分布强烈取决于激光工艺参数；经C或C Nb激光表面合金化处理后，TiAl合金的室温滑动磨损耐磨性能均有不同程度的提高，其中经C Nb的激光表面合金化后的试样表现出最佳的抗室温滑动磨损性能。