低碳钢液相等离子体电解B+C+N共渗层的摩擦电化学行为

目的 研究液相等离子电解硼碳氮三元共渗处理(PEB/C/N)对Q235低碳钢摩擦电化学行为的影响。方法 采用PEB/C/N方法在Q235低碳钢表面制备共渗层,通过电化学的开路电位测试和摩擦磨损实验评估Q235钢基体和PEB/C/N试样在NaCl(质量分数3.5%)腐蚀介质中与Si3N4球对磨的摩擦电化学行为。结果 在电压为280 V的PEB/C/N共渗中,试样周围等离子体区的电子温度稳定在3 500 K左右。经过PEB/C/N处理30 min后,生成的共渗层包括15 μm主要由Fe2B相组成的表面渗层和40 μm的过渡层。在摩擦过程中,PEB/C/N试样的开路电位保持在−200~−300 mV之间,且波动较小,明显高于Q235钢基体。同时,PEB/C/N试样的磨损率为3.88×10⁴ μm³/(N×m),只是钢基体磨损率的1/3。在NaCl腐蚀介质中,由于腐蚀和磨损的交互作用,使Q235钢基体产生了塑性应变位错和局部的微裂纹,因此磨损进一步增加,磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损。PEB/C/N试样的共渗层有效阻挡了Cl⁻对基体的腐蚀,磨损机制主要为磨粒磨损。结论 PEB/C/N试样在NaCl腐蚀介质中的耐腐蚀和耐磨性能得到明显提升。     

槽电压对纯铁表面液相等离子体电解硼碳氮三元共渗层摩擦磨损性能的影响

利用液相等离子体电解渗技术分别在340,360V和380V槽电压下对纯铁进行硼碳氮三元共渗(PEB/C/N)表面处理。分析纯铁表面PEB/C/N共渗层的形貌、成分、相组成和显微硬度分布。采用球-盘摩擦磨损仪评估槽电压对渗层摩擦磨损性能的影响,并分析渗层与ZrO_2球对磨时磨损机理。纯铁表面的PEB/C/N三元共渗层厚度随着放电电压升高而增大,最高硬度也相应增加。380V处理1h后硼碳氮三元共渗层中渗硼层和过渡层厚度分别达到26μm和34μm,渗层最高硬度可以达到2318HV。硼碳氮三元共渗层的磨损率仅为纯铁基体的1/10。硼碳氮共渗处理大幅度降低纯铁的摩擦因数和磨损率,但不同槽电压下制备的PEB/C/N共渗层的摩擦因数和磨损率变化较小。