马氏体不锈钢Cr-N包埋共渗涂层的耐腐蚀性以及应用

目的 研究在440A马氏体不锈钢表面沉积Cr2N涂层,以提高其耐腐蚀性的可行性。方法 采用包埋法并在1100 ℃下保温4 h后炉冷,得到表面涂覆Cr2N涂层的马氏体不锈钢。利用SEM、EDS、XRD研究氮铬共渗层的微观组织,利用极化曲线初步评估涂层的耐腐蚀性,分别在室温和60 ℃下的0.5 mol/L H2SO4+2 mg/L F–腐蚀液中进行全浸泡水浴腐蚀实验,进一步评估涂层的耐腐蚀性。结果 在30Cr2N- 2NH4Cl-68Al2O3渗剂中经1100 ℃保温4 h后,可在不锈钢表面形成致密的Cr2N涂层,涂层组织为Cr2N层（约17 μm）和富Cr沉积层（约19 μm）。表面Cr2N涂层光滑且致密,无裂纹和针孔等缺陷。在模拟PEMFC酸性环境的腐蚀液中（0.05 mol/L H2SO4+2 mg/L F–）,不锈钢原样、不锈钢涂层样品的自腐蚀电位和自腐蚀电流分别为-0.623 V和3274 μA/cm2、-0.212 V和0.0362 μA/cm2。在水浴腐蚀实验中,不锈钢涂层样品在室温0.5 mol/L H2SO4+2 mg/L F–腐蚀液中经12 000 h腐蚀后仍未失重,而原样则以0.007 g/h的失重速率溶解;不锈钢涂层样品在60 ℃的0.5 mol/L H2SO4+2 mg/L F–腐蚀液中经800 h腐蚀后仍未失重,而不锈钢原样以0.252 g/h的失重速率快速溶解。结论 表面沉积Cr2N涂层的马氏体不锈钢相对于原样其耐腐蚀性能明显 提高。     

45钢的B—Cr—RE共渗层显微组织

对45钢B-Cr-RE共渗和渗硼层的显微组织进行了观察研究,结果发现,与渗硼层相比,B-Cr-RE共渗层主要由Fe2B相组成,齿状硼化物细长平直,中部组织更加致密,疏松较轻,外层空洞细小,淬火及氧化后的组织变化不大。     

15MnV钢预加涂层粉末渗硼的研究

探讨了１５ＭｎＶ钢预加涂层强化剂固体粉末渗硼工艺。试验结果表明，预先加涂剂于１５ＭｎＶ钢表面可明显强化渗硼过程，渗硼层致密均匀，连续性好，渗硼层的耐磨、耐蚀性能有明显提高。     

40Cr钢表面包埋渗Mo涂层组织及摩擦性能

热扩散渗钼(Mo)是钢材表面化学成分的改性方式之一,其可提高钢的淬透性,与碳作用形成高熔点的碳化物,能够提高钢铁材料表面的耐磨性。为探索热扩散渗钼工艺,分别采用箱式炉加热和感应加热对40Cr钢进行1 000～1 300℃不同温度下包埋扩散渗处理,利用场发射扫描电子显微镜(FEG-SEM)、X射线衍射技术(XRD)和摩擦磨损试验研究了渗Mo试样的微观组织、元素分布、物相构成以及摩擦磨损性能,并对感应加热渗Mo微观结构的演变机理进行了阐述。结果表明:在1 100℃下箱式炉加热未观察到明显的Mo渗层,而感应加热在不同温度下形成了30～70μm厚的Mo渗层;感应加热后试样截面组织由Mo渗层、过渡层、受影响层、基体组成,其中Mo渗层主要由Fe-Mo固溶体(Fe-Mo SS)和碳化物相组成,过渡层由合金珠光体组成,受影响层为贫碳区;研究表明感应加热Mo渗层的最高硬度为560 HV_(0.2),约为原始试样的两倍,IHM-1200试样的的摩擦因数为0.73,比原始试样低0.12,磨损质量略低于原始试样,Mo渗层显著提高40Cr钢的摩擦性能。     

45钢高、低温硼稀土粉末共渗层组织与性能分析

分别对45钢进行高、低温硼稀土粉末共渗处理，分析测试了共渗层的组织、厚度及显微硬度，并对试样的耐磨性、耐蚀性和脆性等性能进行对比。结果表明，低温共渗层比高温共渗层致密，疏松、孔洞少，耐蚀性与早期耐磨性优于高温共渗层；高温共渗层的脆性小于低温共渗层，且渗层厚、硬度高。     

45钢渗硼后感应加热时的组织变化

45钢用固体法渗硼后,再经10s、20s、30s、40s高频感应加热处理。研究了不同时间感应加热对渗硼层层深的影响及显微组织变化。结果表明,随感应加热时间的增加,总层深先变厚,后变薄。渗层中的FeB相逐渐变为Fe2B时,加热时间达到30s时,FeB相全部变为Fe2B相。     

45#钢表面激光合金化NiCr-Al2O3涂层的组织及耐磨性能研究

目的提高平模制粒机中平模的耐磨性能。方法采用激光合金化技术在45#钢表面制备不同比例混合的NiCr-Al_2O_3合金化层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及附带的能谱仪(EDS)分析了合金化层的物相组成和显微组织,用FM-700自动显微硬度仪测量合金化层的硬度变化规律,用屏显式磨损试验机研究测试了合金化层的耐磨性能。结果合金化层主要由马氏体组成,且弥散分布着不同数量的未熔Al_2O_3颗粒,热影响区由马氏体和残余奥氏体组成。激光合金化层的主要物相为奥氏体和马氏体,Al_2O_3含量越多,马氏体相越多,而奥氏体相越少。合金化层的厚度约为0.9 mm,表面硬度大约是基材的2.4倍,表面耐磨性是基材的6倍以上。在一定范围内,合金化层中Al_2O_3颗粒的含量越高,平均显微硬度越大且更加均匀,耐磨性越好。热影响区的硬度变化均匀,起到了很好的过渡作用。磨损机理主要是犁削磨损,Al_2O_3颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用。结论在45#钢表面激光合金化NiCr-Al_2O_3混合涂层可以有效提高基体表面的硬度和耐磨性,Al_2O_3颗粒含量达30%时可以获得高硬度、高耐磨性且均匀的合金化层。     

渗硼对45钢耐液态金属腐蚀性能影响的研究

对经过渗硼处理的45钢在液态Zn、Al和Zn-Al合金中的耐蚀性进行研究。结果表明：渗硼处理后45钢在液态Zn、Al和Zn—Al中的耐蚀性大为提高；硼化物层对Zn、Zn—Al合金具有良好的耐蚀性，在Al液中的耐蚀性略低。表明钢的渗硼处理在耐液态金属腐蚀上有较好的应用前景。硼化物在液态Zn、Al和Zn—Al液中的腐蚀是硼化物的均匀溶解过程，没有出现择优腐蚀。     

柴油机45钢齿轮的气体氮碳共渗

本文综述了柴油机 45钢齿轮经气体氮碳共渗工艺处理后的组织性能。结果表明 ,用5 70℃× 2 .5h的气体氮碳共渗 ,可使齿轮获得 0 .2 5mm的化合物层和扩散层 ,表面硬度可达5 0 0HV0 .1,且畸变量小、寿命高。     

45钢渗硼工艺对渗层组织与性能的影响

研究了渗硼温度、保温时间和渗硼剂配方对45钢渗硼层组织和性能的影响.结果表明:在给定实验条件下,渗硼层组织致密,硼化物呈针齿状楔入基体,与基体结合牢固;渗硼层厚度随渗硼温度的升高、保温时间的延长而增加.相比而言,温度对渗硼层厚度的影响大于时间的影响;渗硼层中FeB相使表面硬度显著提高:渗硼层抗盐酸、硫酸、氢氧化钠腐蚀性优良.     

Y2O3 对DZ125合金表面Cr-Al-Y渗层的组织结构及抗氧化性能影响

为进一步提高DZ125合金高温服役性能,通过扩散渗方法在其表面制备了稀土元素Y改性的Cr-Al共渗层,研究了Y₂O₃含量对渗层组织结构及抗高温氧化性能的影响。结果表明：不同条件下制备的Cr-Al-Y渗层均具有三层结构,由外向内依次为：Cr+Ni₃Cr₂外层,Ni₃Cr₂+Al₁₃Co₄中间层,以及Ni₃Al内层。当渗剂中Y₂O₃含量为0%～2%(质量分数,下同)时,渗层的厚度与密度显著增加;当稀土Y₂O₃的添加量过高时(5%),渗层的密度及厚度反而下降。1100℃高温氧化实验表明,Cr-Al-Y渗层显著提高了DZ125合金的抗高温氧化性能。     

含碳量对Mn8Cr2Si钢显微组织及性能的影响

研究了含碳量对Mn8Cr2Si钢显微组织、力学性能、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。利用光学显微镜(OM)对奥氏体晶粒的尺寸变化进行观察,并利用扫描电子显微镜(SEM)分析冲击断口及磨损形貌。结果表明,随含碳量的增加,奥氏体晶粒逐渐细化,但当含碳质量分数超过0.8%时,晶粒开始粗化。由于奥氏体晶粒细化,其晶界总面积增大,应力集中降低,抑制了裂纹的形成与扩展。因此,奥氏体晶粒越细小,其力学性能越好,而力学性能的提升有助于提高其耐磨性能。分析发现,奥氏体晶粒尺寸同样影响Mn8Cr2Si钢的耐腐蚀性能,细化后的奥氏体晶粒能提高其耐腐蚀性能。当Mn8Cr2Si钢含碳质量分数为0.8%时,晶粒尺寸可细化到143μm,综合力学性能和耐腐蚀性能优异。     

超音速等离子喷涂工艺参数对 Cr2O3涂层硬度的影响

目的研究影响超音速等离子喷涂Cr2O3涂层硬度的主要因素,制备出高硬度涂层。方法首先采用单变量法研究超音速等离子生成气体压力(空气压力)和喷涂距离对涂层显微结构的影响,然后采用正交试验研究喷涂电流、空气压力、喷涂距离对Cr2O3涂层硬度的影响。结果工艺参数对Cr2O3涂层硬度影响的主次顺序为:空气压力>喷涂电流>喷涂距离。结论获得高硬度涂层的最佳工艺参数组合为:空气压力0.4 MPa,喷涂电流270 A,喷涂距离200 mm。在该工艺条件下获得的涂层致密、均匀,孔隙率小。     

2Cr13不锈钢活性屏等离子体源渗氮层组织与耐蚀性能

目的 探讨活性屏等离子体源渗氮技术提高马氏体不锈钢硬度与耐蚀性能的可行性。方法 将2Cr13马氏体不锈钢进行350～550℃、6 h活性屏等离子体源渗氮处理,采用光学显微镜（OM）、电子探针显微分析仪（EPMA）和X射线衍射仪（XRD）分析渗氮层的组织、成分和相结构,使用显微硬度计测试渗氮层的显微硬度,利用电化学腐蚀试验解析评估渗氮层的耐蚀性能。结果 经活性屏等离子体源渗氮处理后,可在马氏体不锈钢表面形成厚度为2～45μm,N原子分数为20%～25%的渗氮层,其表面显微硬度达1050～1350HV0.25,是基体硬度的4～5倍。350℃时,渗氮层以ε-Fe_2-3N相为主,且含有少量αN相;450℃时,渗氮层由αN、ε-Fe_2-3N和γ’-Fe₄N相构成;渗氮温度升至550℃时,渗氮层由α-Fe、CrN和γ’-Fe4N相构成,αN、ε-Fe2-3N相消失。350、450℃时,渗氮层在3.5%NaCl溶液中的阳极极化曲线出现明显钝化区,而未渗氮的2Cr13不锈钢并未发现钝化区,自腐蚀电位E_corr由未渗...     

基于孔隙率的Cr2O3涂层工艺优化及回归分析

孔隙率是评价Cr2O3涂层质量的重要指标之一。根据Box-Behnken二阶响应曲面法设计了3因素3水平的回归分析试验,采用大气等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了Cr2O3涂层,以不同工艺条件下的涂层孔隙率作为响应值,建立了喷涂电流、等离子气体和喷距影响因子与响应输出之间的数学模型,讨论了3种影响因子的显著性及交互作用影响,得到涂层孔隙率的连续变量响应曲面和等高曲线。模型可以用于大气等离子喷涂Cr2O3涂层的工艺优化和性能预测,最小孔隙率的预测参数是电流I=500A,氩气流量QAr=40L/min和喷距d=80mm,能获得的最小孔隙率为1.5%。     

45#钢表面激光织构淬火减摩抗磨复合处理技术研究

目的提高45#钢零件的表面硬度和润滑减摩性能。方法在45#钢试样表面进行激光淬火,研究激光功率和扫描速度对淬火表面淬硬层深度和宽度的影响,分析淬硬层不同区域的显微硬度和微观组织。利用二极管泵浦Nd:YAG激光加工机在45#钢光滑试样表面加工出具有一定分布规律的微凹坑织构,采用热压法向其中填入由MoS2、聚酰亚胺和石墨组成的复合固体润滑剂,并与未处理的光滑试样进行摩擦学性能对比。结果将激光织构与淬火技术有效融合,可以使45#钢表面硬度提高至835HV,摩擦系数减小约50%。结论激光织构淬火减摩抗磨复合处理技术能够提高45#钢零件的表面硬度,减小摩擦系数,具有很好的工程应用前景。     

Microstructure and properties of Cr3C2-modified nickel-based alloy coating deposited by plasma transferred arc process

The nickel-based alloy with 30 wt.% chromic carbide (Cr₃C₂) particles has been deposited on Q235-carbon steel (including 0.12 wt.% C) using plasma transferred arc (PTA) welding machine. The microstructure and properties of the deposited coatings were investigated using optical microscope, scanning electron microscope (SEM) equiped with X-ray energy spectrometer (EDS), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), microhardness testes, and sliding wear test. It was found that the γ(Ni, Fe), M₇(C,B)₃, Ni₄B₃, and (Cr,Fe)₂B phases existed in the Cr₃C₂-free nickel-based alloy coating obtained by PTA process. The typical hypoeutectic structure and composition segregation in the solid solution could be found clearly. The addition of 30 wt.% Cr₃C₂ particles led to the existing of Cr₃C₂ phase and the microstructure changing from hypoeutectic structure into hypereutectic structure. The composition segregation in the solid solution could not be found clearly. The average microhardness of the Cr₃C₂-free nickel-based alloy coating increased by 450-500 HV after the addition of 30 wt.% Cr₃C₂ particles. The partial dissolution of Cr₃C₂ particles led to the enrichment of carbon and chromium in the melten pool, and hence caused the formation of more chromium-rich carbides after the solidification process. The undissolved Cr₃C₂ particles and the increasing of chromium-rich carbides was beneficial to enhance the hardness and wear resistance of the Cr₃C₂-modified nickel-based alloy coating deposited by PTA process.