AISI420不锈钢表面低温渗氮层组织结构和耐蚀性能

对AISI420不锈钢进行低温等离子体渗氮处理,采用金相观察、X射线分析等手段对渗层组织结构进行表征,利用显微硬度仪以及腐蚀极化曲线等对渗层硬度和耐蚀性能进行测试。结果表明,不锈钢表面渗层组织均匀,渗层厚度随着温度和时间的增加而增加,渗层表面主要由Fe_4N和少量的过饱和含氮α相组成。渗氮后,不锈钢硬度明显增加,且随着时间的延长,渗层硬度升高;渗氮4 h和8 h后的试样耐蚀性均略有下降,但处理12 h后的试样耐蚀性升高,且经渗氮处理后,不锈钢表面形成钝化膜的半导体特性由未处理不锈钢的p型转变为n型。     

活塞环表面液相等离子体电解渗氮处理工艺

以甲酰胺作为渗剂、氯化铵作为导电盐,配制电解液,以活塞环为阴极和不锈钢棒为阳极,对活塞环进行了液相等离子体电解渗氮(PEN)处理,并对处理后的活塞环表面渗氮改性层的结构、元素分布及相组成等特征进行了分析, 探究了 PEN 工艺操作参数对改性层的硬度和摩擦学性能的影响。 结果表明:在有机电解液体系下进行活塞环表面电解渗氮处理会同时渗入 N、C 两种元素,但以渗 N 为主;活塞环表面的 PEN 改性层由化合物层、扩散层和过渡层组成,改性层中 N 元素的含量由表及里逐渐降低;改性层的主要相组成为铁的氮化物 Fe_2-3N、Fe₄N 和铁的碳化物 Fe₃C 等强化相; 改性层的最大硬度可达基体硬度的 3 倍,且随工作电压提高、处理时间延长和频率降低而增大;摩擦试验表明活塞环试样经 PEN 处理后其摩擦因数会增大,但对工作电压、处理时间和频率等工艺参数进行合理控制,便能够通过提高活塞环表面硬度和储油能力来抑制因摩擦因数增大而导致的磨损率升高。     

甲酰胺浓度对38CrMoAl钢液相等离子电解渗氮过程的影响

采用液相等离子电解渗氮技术,研究了不同甲酰胺浓度对38CrMoAl钢渗氮层组织及性能的影响。利用OM、SEM、XRD观察分析渗氮层的微观组织结构和物相构成,RF-GDOES和Parstat2273电化学工作站分别表征渗氮层的元素分布和耐蚀性,并测试分析了渗层截面的显微硬度。结果表明,随着电解液中甲酰胺浓度的升高,渗氮致密层、白亮层、扩散层厚度呈先增加后降低的趋势,渗氮层最大显微硬度值呈增加的趋势;当甲酰胺浓度升高至70%时渗氮层达到最大,为125μm,白亮层为51μm;渗氮后扩散层硬度值较高,而心部组织硬度较未处理试样提升约2倍;渗氮层表层主要含Fe2N和Fe3N相,扩散层以Fe16N2、FeN相为主,过渡层主要为α-Fe、FeN0.097相;渗氮层的耐蚀性优于未经处理试样。     

QPQ技术中渗氮时间对合金铸铁组织及摩擦性能的影响

采用OM、SEM、硬度测试、摩擦磨损试验等方法研究了QPQ技术中渗氮时间对合金铸铁组织与摩擦性能的影响。结果表明,QPQ处理后,合金铸铁表面形成的渗层物相主要由Fe_2-3N、Fe₂O₃和FeO组成。渗层厚度的平方与渗氮时间存在线性关系,在580 ℃渗氮盐浴条件下,氮元素在合金铸铁中的扩散激活能为70.07 kJ/mol。在90~150 min渗氮时间内,随着渗氮时间延长,渗层的表面硬度值由522 HV0.05降低至441 HV0.05,当渗氮时间延长至180 min,表面硬度值回升至455 HV0.05。与未处理试样相比,QPQ处理的试样具有更小的摩擦因数,并且QPQ处理后试样表面的犁沟显著变浅,表面的金属剥落也得到明显改善,且随着渗氮时间的增加,渗层厚度增加且稳定材料。经180 min渗氮处理的QPQ试样具有最优综合性能,表面硬度值为455 HV0.05,摩擦因数为0.32。     

奥氏体不锈钢低温离子渗氮工艺研究

对304、316 L奥氏体不锈钢进行了不同温度、不同时间的离子渗氮。研究了渗层的显微组织和耐腐蚀性,测定了渗层的硬度。结果显示,随着渗氮温度的升高,两种钢渗层的表面硬度和深度都增加,而耐蚀性降低。渗氮温度≥400℃时,随着渗氮时间的延长,两种钢渗层的表面硬度变化不大,但深度明显增加,渗层的耐蚀性降低。当渗氮工艺相同时,316 L钢渗氮层的硬度、深度和耐蚀性均比304钢的渗氮层高。     

40Cr钢循环离子渗氮工艺及渗层硬度研究

目的探索循环离子渗氮与常规恒温离子渗氮技术的工艺效果。方法先对试样进行调质处理,分组进行离子渗氮,固定氨气和乙醇的流量,改变渗氮时间和渗氮温度两种工艺参数及渗氮工艺,分别测定渗氮后各试样的表面硬度及渗层厚度,观察其金相组织,并分析每组试样渗氮层的性能。结果循环离子渗氮530 6 h℃试样的表面硬度最高,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的延长,试样的表面硬度增加,但是当温度超过530℃、时间超过6 h后,试样的表面硬度反而降低。循环渗氮550 10 h℃试样的渗层厚度最厚,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的增加,试样的渗层厚度变厚,但时间超过6 h后,渗层厚度的增加较缓慢,6、8、10 h试样的渗层厚度差别不大。相同的渗氮温度下,循环渗氮6 h的试样的渗层厚度基本与常规恒温渗氮10 h试样的渗层厚度一样,相同渗氮时间内,循环渗氮510℃的试样的表面硬度高于恒温渗氮550℃试样的表面硬度,且两者的渗层厚度相差不多。结论循环离子渗氮工艺优于常规的恒温离子渗氮,循环离子渗氮550 8 h℃试样的综合性能最好。     

奥氏体不锈钢耐蚀渗氮工艺的研究

对AISI 321和AISI 304不锈钢进行了低温离子渗氮,其表面获得了均匀的渗氮层即白亮层。与未经渗氮的钢相比,经离子渗氮的钢表面硬度和耐磨性显著提高,而耐蚀性也并不降低;与经传统的盐浴氮碳共渗的钢相比,经离子渗氮的钢的耐磨性和耐蚀性也均有所提高。对经低温离子渗氮的AISI 321纲渗层进行了XRD分析,发现试样的谱峰明显向低角度偏移。     

渗氮工艺对耐磨铸铁组织和硬度的影响

采用等离子体渗氮技术对铸铁材料进行氮化处理,研究了渗氮前后铸铁的组织和性能变化。结果表明,当渗氮温度不变,保温时间为10~12 h时,渗层深度和显微硬度随着保温时间的延长而增大。保温时间不变,渗氮温度为560~600℃时,渗层深度和显微硬度随温度升高先增大后减小。在580℃渗氮时,铸铁的组织主要为γ′相和ε相,硬度值达到最大值。     

38CrMoAl钢负压感应快速渗氮工艺及性能

利用自主研制的真空感应渗氮装置在38CrMoAl钢表面制备渗氮层,探讨渗氮压力对渗氮层组织与性能的影响,并采用SEM、自动显微硬度测试、滑动干摩擦及电化学极化试验等分析了渗氮硬化层的显微组织、硬度、耐磨性与耐蚀性。结果表明:经渗氮处理后的试样表层平整,白亮层、扩散层、基体之间过渡平缓。随着渗氮压力的上升,渗层厚度增加,渗层硬度、耐磨性先提高后下降,-30 kPa时表面硬度达到1200 HV0.025,耐磨性提高约5倍。     

离子渗氮温度对不锈钢组织及性能的影响

对1Cr18NigTi、1Cr13、0Cr18Ni9不锈钢进行了不同温度的离子渗氮.利用金相显微镜及扫描电镜观察了渗氮层显微组织形貌;利用能谱仪测试了渗层中元素的含量及分布情况;利用HVS-1000型数显显微硬度计测定了渗层不同深度处的硬度变化;采用改制的摩擦磨损试验机测试了渗氮层的摩擦磨损特性;利用盐雾腐蚀试验箱测试了渗氮层的耐腐蚀性.结果表明,随渗氮温度增加,3种钢的渗层表层组织中氮化物量减少,高氮浓度的ε相转变为γ'相,440 ℃渗氮形成了氮在基体中的过饱和固溶相;1Cr13不锈钢比1Cr18Ni9Ti及0Cr18Ni9不锈钢的渗层厚;渗层表面硬度降低,但从表面向心部的峰值硬度增加;在一定范围内渗层耐磨性降低,但比未渗氮试样均提高4倍左右;渗层的耐盐雾腐蚀性降低,但440℃的低温渗层的耐蚀性与未渗氮试样差不多.     

离子渗氮对304不锈钢组织和性能的影响

为了提高旋振筛机在筛分锂能电池的正、负极材料时的使用寿命和物料的纯洁度,研究了304不锈钢试块在520 ℃下离子渗氮时间对其组织、硬度和耐蚀性能的影响。利用维氏显微硬度计和光学显微镜对渗氮层进行了硬度和深度测试,用球盘式旋转摩擦磨损试验机对渗氮层进行了摩擦磨损性能测试,用电化学工作站进行了耐蚀性能测试,并用X射线衍射仪对试样渗层进行了物相分析。结果表明,相比未经渗氮处理,304不锈钢试块经过渗氮处理后,渗层30 μm深度处的硬度提高了5~6倍,渗层相对耐磨性为未经处理的24.5倍;尽管耐盐蚀性能降低,但其耐碱蚀性能提高。考虑到锂能电池的正极材料偏碱性和负极材料中性特点,旋振筛机上的304不锈钢网架和筛框经过离子渗氮处理后既可以大大提高旋振筛机的使用寿命,还能提高所筛分物料的纯洁度。     

钛催渗低温离子渗氮对304不锈钢组织性能的影响

目的 在保障304奥氏体不锈钢良好耐蚀性前提下,研发显著改善表层硬度及耐磨性的低温高效离子渗氮技术。方法 低温离子渗氮时,在试样周围均匀放置微量海绵钛,研发304奥氏体不锈钢创新钛催渗低温离子渗氮技术。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损测试仪,以及电化学工作站等设备分别对试样截面显微组织、物相及成分、截面显微硬度、渗层耐磨性能、耐蚀性能等渗层组织性能进行测试与分析。结果 304奥氏体不锈钢在420 ℃/4 h钛催渗离子渗氮处理后,不仅保持了良好耐蚀性,且渗层耐蚀性比常规低温离子渗氮略有提升,同时,表面硬度与耐磨性大幅提高,表面硬度由常规离子渗氮的978HV0.025提升至1350HV0.025。磨损率由20.9 μg/(N.m)降低至7.4 μg/(N.m),下降了约2/3。特别有价值的是,钛催渗低温离子渗氮效率比传统离子渗氮显著提升,渗氮层厚度由常规离子渗氮的11.37 μm增厚到48.32 μm,即渗氮效率提高到常规离子渗氮的4倍以上。结论 本研究研发的钛催渗低温离子渗氮技术在保障304奥氏体不锈钢优良耐蚀性的同时,能够大幅度提升不锈钢表面硬度及耐磨性能,且具有显著的催渗效果。     

38CrMoAl钢负压感应快速渗氮工艺及性能北大核心CSCD

利用自主研制的真空感应渗氮装置在38CrMoAl钢表面制备渗氮层,探讨渗氮压力对渗氮层组织与性能的影响,并采用SEM、自动显微硬度测试、滑动干摩擦及电化学极化试验等分析了渗氮硬化层的显微组织、硬度、耐磨性与耐蚀性。结果表明:经渗氮处理后的试样表层平整,白亮层、扩散层、基体之间过渡平缓。随着渗氮压力的上升,渗层厚度增加,渗层硬度、耐磨性先提高后下降,-30 kPa时表面硬度达到1200 HV0.025,耐磨性提高约5倍。     

2Cr13钢440℃等离子体渗氮

对2Cr13钢进行了440℃等离子体渗氮,利用金相显微镜(OM)、分析天平、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和电化学工作站等仪器,对渗氮层的显微结构、增重、相组成、硬度分布和耐腐蚀性能进行了测试。结果表明:2Cr13钢在440℃氮氢比为1∶3条件下渗氮4 h、8 h和16 h后,渗氮层厚度逐渐增加,最厚为58.9μm;渗氮层质量随时间的增加而增大,增重最高为1.57×10~(-3)g/cm~2;渗氮层显微硬度显著增高,最大为1170.0 HV0.05;渗氮层表面由ε-Fe_3N和γ'-Fe_4N组成;渗氮层表面极化曲线出现钝化区,腐蚀速率显著下降,耐蚀性显著提高。     

低温离子渗氮时间对304不锈钢渗层的影响

对304奥氏体不锈钢进行400 ℃不同时间的离子渗氮处理.利用光学显微镜、轮廓仪、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计研究了经渗氮处理后试样改性层的表面形貌、微观结构、相组成和性能等.结果表明,随着渗氮时间的延长,试样表面的粗糙度、渗层厚度、表面氮含量、显微硬度基本呈线性增加;X射线衍射分析表明,在400 ℃不同时间的渗氮层为单一S相,并无CrN相析出.     

高速钢氧氮共渗与渗氮后氧化的组织与性能比较

采用金相分析、显微硬度测试和防锈性湿热试验等方法对比研究了W6Mo5Cr4V2高速钢经氧氮共渗和渗氮后氧化处理的组织与性能.结果表明,W6Mo5Cr4V2高速钢经氧氮共渗和渗氮后氧化处理都可获得具有化合物层和扩散层的渗层组织;氧氮共渗层的硬度明显高于普通气体渗氮,而渗氮后氧化的渗层硬度与普通气体渗氮相差不大;在选择合适通空气量和后氧化温度的条件下,氧氮共渗和渗氮后氧化处理都可获得优于普通气体渗氮的防锈性能,其中以30%(vol.)空气量氧氮共渗试样表面的防锈性能最好,其次是渗氮 350 ℃后氧化处理的试样.     

42CrMo钢的钛催渗等离子渗氮工艺

研究了不同渗氮时间下钛元素对42CrMo钢常规离子渗氮工艺的作用效果,表征分析了不同渗氮工艺下试样表面的渗层组织及性能。结果表明,钛催渗离子渗氮试样的表面硬度和渗层深度均明显高于常规离子渗氮。在535℃×3 h的工艺条件下,钛催渗离子渗氮试样渗层的表面硬度达到887.4 HV0.2,渗氮层厚度约为400μm。钛元素的加入促进了氮元素的渗透和扩散,在试样表面生成高硬度化合物TiN。相较于相同保温时间下的常规离子渗氮,钛催渗离子渗氮试样表面硬度提高了60 HV0.2,渗层厚度增加了80μm,渗氮效率提升了约25%。与常规离子渗氮相比,钛催渗离子渗氮工艺具有显著优势,不仅有利于改善渗层组织性能,增强渗氮效果,还提高了渗氮效率,使渗氮周期明显缩短。     

纳米化表面360℃脉冲等离子体渗氮研究

本文主要研究了3J33马氏体时效钢表面纳米化后,在360℃下脉冲等离子体渗氮0.5～24 h之不同时间下的渗氮行为.通过硬度法测量了渗层的厚度.结果发现,在360℃下即可实现快速渗氮.当渗氮时间达8 h时,渗层可达50μm以上,硬度为800 HV0.05左右;但8 h后时间再延长渗层没有明显的增加.用X射线衍射法标定了渗氮层中相的成分.结果表明,渗层中并不含Fe4N或Fe3N,而是含氮量较低的低氮化物FeN0.0324.纳米压痕试验表明,渗氮后渗层硬度可达13 GPa左右,比未渗氮试样硬度高3倍以上.     

渗氮压力对TA2工业纯钛渗层特性的影响

采用低压脉冲渗氮对TA2工业纯钛进行表面强化,研究了渗氮压力对TA2工业纯钛渗层特性的影响。结果表明:随着渗氮压力的升高,TA2工业纯钛表面TiO_2相逐渐减少,氮含量随之增加,扩散难度也逐渐增大。当渗氮压力为-25 kPa时,工业纯钛表现出最佳的表面硬度和最深的有效硬化层。低压脉冲渗氮后其耐蚀性大幅度提高,且随着压力的降低,合金的耐蚀性逐渐提高。     

渗氮温度对38CrMoAl钢真空感应渗氮层耐磨性能的影响

应用一种新型真空感应渗氮方法对38CrMoAl钢表面制备渗氮层,采用SEM、EDS、自动显微硬度测试、滑动干摩擦试验等测试方法探讨了渗氮温度对38CrMoAl钢渗氮层组织、硬度和耐磨性的影响规律。结果表明:渗氮层表面平整,白亮层、扩散层、基体之间过渡平缓;随着渗氮温度升高,扩散层厚度、渗层硬度、耐磨性均呈现先增加后降低趋势;渗氮温度为560℃时,渗层厚度达到最高值180μm,渗层硬度达到最高值1250 HV0.025;渗氮温度560℃、590℃时的渗层试样在摩擦试验过程中仅有轻微的磨粒磨损,耐磨性能最佳。