甘油体系中不锈钢表面液相等离子体电解渗碳工艺

采用液相等离子体电解渗方法,在80%甘油水溶液中实现了304不锈钢表面快速渗碳。研究施加电压和放电时间对渗碳过程的影响,分析了渗碳层的显微组织,并比较了不同工艺条件下渗碳层显微硬度分布。结果表明:经过5 min的快速放电处理,渗碳层厚度接近100μm,硬度达到880 HV。在350 V和3 min渗透条件下渗碳层质量较好。     

AZ91D镁合金表面液相电解渗碳的研究

在甘油体系水溶液中,利用液相电解渗透技术在AZ91D镁合金的表面制备了渗碳层。通过XRD、SEM、EDS,测厚仪以及显微硬度计,分析了渗碳层的物相组成,形貌,截面元素分布,厚度和显微硬度,探讨了渗碳层形成的机理和过程。结果表明,以156V的稳弧电压经过5min处理的渗碳层,测得总厚度约为29μm,主要由Mg2C3、MgC2以及Al4C3相组成;渗碳层最高显微硬度(HV0.025)达到178.76。液相电解渗透技术可以快速地在镁合金表面制备出厚度大、硬度高的含碳渗层。     

20CrMnTi钢真空低压渗碳工艺及组织性能研究

研究了20Cr Mn Ti钢真空低压渗碳过程中渗碳温度和渗碳时间对渗层深度、渗层硬度分布和表面碳含量的影响,并分析了碳含量对渗层硬度分布的影响规律,比较了真空渗碳和气体渗碳两种渗碳工艺对盲孔结构的渗碳结果和渗层组织。结果表明,随渗碳温度的升高和渗碳时间的延长,渗层深度和表面碳含量增大,但表面硬度下降。碳含量对渗层硬度分布的分析结果表明,碳质量分数为0.78%时,渗碳层具有最高淬火硬度。对于盲孔结构,相较于气体渗碳,真空渗碳能显著减小渗层深度偏差,并改善渗层组织。     

固态渗碳对Ti-6Al-4V合金及其复合材料(TiB+La_2O_3)/Ti-6Al-4V表面显微组织和硬度的影响（英文）

以Ti-6Al-4V合金和(TiB+La_2O_3)/Ti-6Al-4V复合材料为研究对象,研究固态渗碳法对两种材料表面显微组织和硬度的影响规律。将包覆于石墨粉中的试样置于密封的石英管中,在1227 K下保温24 h,成功实现了两种材料表面渗碳处理。显微组织和物相分析结果表明,固态渗碳后基体中原位生成了TiC增强体和Ti-C固溶体,且扩散层中的等轴α-Ti相的体积分数随试样深度增加呈明显降低趋势;硬度测试结果表明,两种材料渗碳表面的显微硬度与未处理材料相比都明显提高了约100%,随试样深度增加而变化的碳含量在渗碳试样中形成了约300μm的硬化层。同时,固态渗碳对内部组织和硬度的影响很小,表明该方法是一种有效强化钛合金及其复合材料的表面处理方法。     

渗碳温度对22Si2MnCrNi2MoA钢渗碳层的影响

通过固体渗碳试验研究了加热温度对钎具用钢22Si2MnCrNi2MoA渗碳层的影响,分析了渗碳温度-碳浓度-显微硬度-残留奥氏体的关系以及残留奥氏体的控制措施.结果表明:当渗碳时间为6h时,随着渗碳温度的升高,渗碳层的碳浓度逐渐增加,碳浓度分布梯度越来越平缓.22Si2MnCrNi2MoA钢渗碳层的显微硬度-碳浓度关系符合正态分布.在渗碳处理过程中,为了使渗碳表层获得硬度很高的马氏体组织,22Si2MnCrNi2MoA钢渗碳层表面碳浓度应该控制在0.80％ ～0.90％之间.当表面碳浓度超过0.80％～0.90％时,渗碳完成后需采取后续的工艺措施来消除已经存在的残留奥氏体,如采用长时间自然时效或深冷处理等.     

碳含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

通过真空烧结方法制备了4种碳含量的Ti(C,N)基金属陶瓷,通过X射线衍射分析仪、扫描电镜、万能力学试验机、维氏硬度测试仪等仪器检测Ti(C,N)基金属陶瓷试样的物相结构、微观组织、抗弯强度、硬度和断裂韧性,分析了碳含量和烧结工艺对Ti(C,N)基金属显微组织和力学性能的影响。结果表明,增加碳含量和提高烧结温度能促进烧结过程中的冶金反应,金属陶瓷显微组织中具有黑芯-灰环结构硬质相的黑芯部分体积分数减少,环形相体积分数增加,粘结相体积分数减少,显微组织均匀化。碳含量对横向抗弯强度(TRS)有显著影响;碳含量对硬度(HV)和断裂韧性(KIC)的影响较小,随碳含量上升,均略有增加。在1 440~1 500℃范围烧结,金属陶瓷的TRS保持在相近的水平值;随烧结温度升高,硬度HV下降;高温1 520℃烧结,能显著提升Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性KIC,提高裂纹扩展阻力。     

航空轴承钢M50NiL真空低压渗碳热处理工艺研究

为探究渗碳全流程工艺对航空轴承用钢M50NiL渗层组织性能的影响规律，对M50NiL钢开展了真空低压渗碳热处理研究，分析了渗碳、淬火、冷处理和回火等工艺对渗层的组织演变及其对应硬度梯度分布的影响。结果表明，经渗碳淬火后，实验钢有效渗层深度为1.25 mm，随着碳浓度的降低，从渗层表面到芯部碳化物的体积分数和析出尺寸逐渐减小，显微硬度呈现逐渐下降趋势。冷处理工艺促使部分残余奥氏体组织转变为马氏体组织，进一步提高渗层整体硬度。经回火处理后，表面硬度有所降低。实验钢表面碳化物主要为Cr、V、Mo、Ni的碳化物。     

20CrNi2Mo钢真空渗碳工艺及数值模拟

采用大型双室真空渗碳设备对20Cr Ni2Mo钢进行不同工艺真空渗碳淬火,结合金相、显微硬度和表面碳浓度等分析,结果表明:试样渗碳层深度为2~3 mm时,总渗碳时间为550 min,渗碳扩散时间比(渗扩比)以1∶10较合理;渗碳层深度数值模拟结果略小于实际值,对实际生产具有一定指导意义;20Cr Ni2Mo钢大型齿轮实际真空渗碳淬火处理后,表面碳浓度为0.83%,渗碳层深度为3.2 mm,碳化物别1~2级,淬火和回火后齿轮齿面硬度值分别为62.8 HRC和58.1 HRC。     

18Cr2Ni4WA钢衬套的精密气体渗碳淬火热处理

研究了精密气体渗碳等温淬火工艺对18Cr2Ni4WA钢渗层硬度、深度及显微组织的影响。结果表明,随着总渗碳保温时间的延长,渗层深度增加,但硬度曲线变得平缓;在相同总保温时间的情况下,强渗时间越长,渗层越深;而当扩散时间相同时,强渗时间越长,淬火后表层的硬度较低。优化的精密气体渗碳工艺为:保温温度均为910℃,强渗阶段碳势1.20%,保温3 h;扩散阶段碳势0.80%,保温1 h,渗碳后进行等温淬火,可以获得(1.2±0.1)mm渗层深度。渗碳淬火后渗层组织良好。该工艺成功应用于衬套零件的实际生产,满足了设计要求。     

1Cr13不锈钢硼-碳复合渗工艺及其性能

对1Cr13马氏体不锈钢进行950 ℃预渗碳6 h复合不同渗硼工艺处理,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及配套能谱分析仪(EDS)、显微维氏硬度计、XRD、电化学工作站等研究了复合渗工艺以及最终热处理对硼碳复合渗层组织和性能的影响。结果表明,1Cr13钢最佳硼碳复合渗工艺为950 ℃固体渗碳6 h复合950 ℃固体粉末渗硼6 h,在此工艺下,渗硼层硬度高达1436 HV0.1,交界层硬度为924 HV0.1,预渗碳层硬度为630~910 HV0.1,基体心部硬度为560～590.7 HV0.1,复合渗层硬度梯度整体较为平缓。EDS检测得出交界层Cr元素含量最高,其质量分数为13.49%。XRD物相检测得出渗硼层中主要是硬度高且脆性较小的Fe₂B相,存在少量FeB和CrB相。复合渗试样与原样的腐蚀电极电位相比提升了0.104 V,硼碳复合渗工艺提高了1Cr13不锈钢的耐腐蚀性能。     

航空齿轮钢C69高温渗碳后的组织性能

通过OM、SEM、TEM以及显微硬度计等设备研究了1050 ℃下不同渗碳工艺对航空齿轮钢C69组织及性能的影响。结果表明,经渗碳、深冷和回火处理后,渗碳层表层的显微硬度最高可达约950 HV0.3,组织为针状马氏体,马氏体上观察到M₃C、M₂C碳化物,晶界处有M₇C₃碳化物分布,次表层组织为针状马氏体和板条马氏体,心部显微硬度约为630 HV0.3,组织主要为板条马氏体。循环渗碳的渗碳效率更高,随循环次数增加,试验钢的表面碳含量和渗碳层深度不断提高,且晶界处M₇C₃尺寸和数量逐渐增加。4次循环渗碳的表面碳含量为1.14%,渗碳层深度约为3.0 mm。     

CO浓度对316L不锈钢准平衡气体渗碳的影响

采用准平衡气体渗碳工艺,在不同CO浓度的CO/H2/N2混合气体条件下制备了表面强化层,研究CO浓度对316L奥氏体不锈钢渗碳层的微观结构、碳浓度分布、表面纳米硬度和残余应力的影响。结果表明,准平衡气体渗碳层为单一的扩张奥氏体相;当CO浓度小于30%时,渗碳层厚度、表面纳米硬度和压缩残余应力均随CO浓度的提高而提高,当CO浓度高于35%时,渗碳气体碳活度降低,渗碳表面强化效果降低;经470℃条件下准平衡渗碳20 h后,316L不锈钢渗碳层厚度最高可达30μm,表面碳浓度增加至2.6 mass%,导致表面纳米硬度从3 GPa增加至9 GPa,并产生1300 MPa以上的压缩残余应力。     

基体碳含量对梯度结构硬质合金微观结构与性能的影响

Co相梯度结构硬质合金与传统硬质合金(WC-Co)相比具有良好的硬度和韧性组合。本文通过固体渗碳烧结处理制备出了Co相梯度结构硬质合金,研究了贫碳量对固体渗碳后硬质合金中Co相梯度结构、力学性能的影响,探索了Co相梯度结构的形成机制。结果表明,贫碳合金碳含量越低,η相体积分数越大,渗碳时需要消耗更多的活性碳原子,渗碳烧结后,Co相梯度结构厚度减小,富钴层厚度增加。Co相梯度结构硬质合金中,由于存在Co相梯度结构,硬质合金内部硬度呈现由高(1 600 HV5)到低(1 300 HV5)再到高(1 600 HV5)的变化,合金抗弯强度较传统硬质合金有所提升,碳含量为5.26%的贫碳合金在渗碳烧结后抗弯强度为2 860.1 MPa。     

电磁感应真空变脉冲工艺对20CrMnTi钢渗碳层组织与性能的影响

目的 研究真空脉冲渗碳过程中“强渗”与“扩散”脉冲分布占比对20CrMnTi钢渗碳层晶粒粗化行为及组织性能的影响。方法 采用一种电磁感应真空变脉冲渗碳新方法,经“原脉冲”、“变强渗”、“变扩散”、“变压力”四种工艺,制备了组织致密的20CrMnTi钢渗碳层。利用SEM、EBSD、自动显微硬度仪以及XRD应力衍射仪等对渗碳层的微观形貌、晶体相变特征、硬度梯度以及表面残余应力进行了深入分析。结果 对比分析四种工艺方法,“变强渗”工艺虽使20CrMnTi钢渗碳层厚度达到1450 μm,但渗碳层中仍存在大量块状Fe3C;“变扩散”工艺使20CrMnTi钢渗碳层的Fe3C含量下降到3.88%,残余奥氏体含量下降到7.32%,厚度达到1320 μm,其中表层0~60 μm范围内,硬度提高到780 HV0.5,表面残余压应力增加到-231 MPa。故“变扩散”工艺使渗碳层组织性能最佳。结论 “变强渗”工艺增加了渗碳前期表层与内部的碳浓度差,提高了碳原子扩散驱动力,利于渗碳层生长;“变扩散”工艺在渗碳后期使碳化物进一步溶解,这利于碳原子向渗碳层内部充分扩散,降低了渗碳层的碳化物析出和残余奥氏体形成。     

钢的渗碳与强韧性(上)

本文论述了渗碳钢的渗层深度、表面碳浓度、浓度(硬度)梯度以及心部强度等对性能的影响。据此指出,有必要改善目前的渗碳工艺使之进一步合理化,同时指出,在缩短现行渗碳工艺周期方面尚有潜力。本文还就渗层中的马氏体、非马氏体、马氏体中的显微裂纹以及残留碳化物、残余奥氏体和残余应力对渗碳钢强韧性的影响进行了分析,探讨了某些提高渗碳钢强韧性的途径。     

冷却方式对23CrNi3Mo渗碳钢组织结构的影响

采用Gleeble-3500试验机和盐浴淬火炉研究了23CrNi3Mo渗碳钢在不同冷却方式下的组织结构,确定不同冷速下贝氏体体积分数与碳含量的关系。结果表明：23CrNi3Mo渗碳钢连续冷却后：渗碳层的显微组织均为马氏体(M);当冷速为0.05~0.1 ℃/s时,心部为下贝氏体(BL),过渡区为M+BL的混合组织;当冷速为0.1~1 ℃/s时,过渡区为M,心部为M+BL的混合组织;当冷速≥3 ℃/s时,由表面到心部为全马氏体组织。23CrNi3Mo渗碳钢在采用两段冷却后：可获得强韧性匹配最佳的显微组织结构,即表面渗碳层为M、心部为BL和过渡区为M+BL。23CrNi3Mo钢渗碳后,冷却方式和碳含量梯度对渗碳层深度和贝氏体体积分数有影响。     

18Cr2Ni4WA钢衬套的精密气体渗碳和等温淬火工艺

研究了精密气体渗碳等温淬火工艺对18Cr2Ni4WA钢渗层硬度、深度及显微组织的影响。结果表明,随着总渗碳保温时间的延长,渗层深度增加,但硬度曲线变得平缓;在相同总保温时间的情况下,强渗时间越长,渗层越深;而当扩散时间相同时,强渗时间越长,淬火后表层的硬度较低。优化的精密气体渗碳工艺为：保温温度均为910 ℃,强渗阶段碳势1.20%,保温3 h;扩散阶段碳势0.80%,保温1 h,可以获得（1.2±0.1）mm渗层深度,渗碳后在280 ℃硝盐中淬火。渗碳淬火后渗层组织良好。该工艺成功应用于衬套零件的实际生产,满足了设计要求。     

渗碳工艺对WC-Co梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响

对缺碳硬质合金采用渗碳处理制备梯度硬质合金,利用显微组织分析和维氏硬度测试等方法,研究渗碳工艺对梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响。结果表明：渗碳处理后随着渗碳时间延长,梯度层厚度增大,长时间渗碳还会出现梯度结构消失现象;渗碳时表面层WC晶粒长大,且渗碳时间越长晶粒长大越严重;渗碳后梯度硬质合金的表面硬度明显提高;渗碳后合金的表面硬度明显高于烧结态合金的表面硬度;随着渗碳时间的延长,合金表面硬度先增大后减小;合金的硬度在截面上沿梯度方向呈连续梯度变化,合金表面层因WC含量较高、钴含量较低而具有较高的硬度,中间层因钴含量较高、WC含量较低,其硬度较低。     

23Si2MnCrNiMoV钢固体渗碳层的影响因素

研究了渗碳温度、渗碳时间、扩散时间、深冷处理参数对23Si2Mn Cr Ni Mo V钢渗碳层的碳浓度梯度、表层低硬度区深度、有效渗硬层深度(550 HV0.3)、碳扩散距离、微观组织形貌等影响,实验研究的渗碳温度区间为890~970℃,渗碳时间为4~10 h,扩散时间为0~4 h。结果表明,较多的残留奥氏体存在是造成渗碳表层高C低硬度的主要原因,控制C浓度为0.72%~0.86%时,可获得最大硬度,若进一步增加C含量,会形成大量的残留奥氏体,反而降低渗透层的硬度;深冷处理对有效渗硬层深度几乎没有影响,但可使表层低硬度区域从距表面0.7 mm缩至0.3 mm。     

热处理对机械齿轮钢组织和性能的影响

通过在17Cr2Ni2Mo齿轮钢基础上添加微量元素V、Nb的方法制备新型齿轮钢G1,采用渗碳后直接淬火和一次淬火工艺对两种齿轮钢进行热处理,对比分析了热处理工艺对齿轮钢组织、性能和热处理变形趋势的影响。结果表明:直接淬火工艺下,齿轮钢渗碳层中可见不合格的沿着晶界网状分布的碳化物组织,一次淬火工艺下渗碳层为细小的碳化物+马氏体组织;在两种热处理工艺下,G1钢的渗碳层显微硬度要高于17Cr2Ni2Mo钢,且直接淬火工艺下渗碳层的显微硬度要高于一次淬火工艺下渗碳层的显微硬度,两种齿轮钢的有效硬化层深度都约为1.7 mm;在淬火温度为860℃、回火温度为150℃时,G1齿轮钢渗碳层的显微硬度最大,为适宜的齿轮钢热处理方案;添加V、Nb的G1齿轮钢的热处理变形趋势要小于17Cr2Ni2Mo齿轮钢。