38CrMoAlA、40Cr钢经不同渗氮工艺处理后的性能研究

研究了38CrMoAlA和40Cr钢经气体渗氮、气体氮碳共渗、离子渗氮处理后渗氮层的组织、硬度、摩擦磨损和腐蚀性能。试验结果表明，38CrMoAlA钢渗氮层的硬度及在3．5％NaCl溶液中的耐蚀性能高于40Cr钢，但抗摩擦磨损性能不如40Cr钢。依气体渗氮、气体氮碳共渗到离子渗氮的顺序，渗氮层的抗磨损性能逐次提高，但抗腐蚀能力逐次降低。从钢的化学成分、渗氮层的硬度和韧性出发，对38CrMoAlA和40Cr钢渗氮层的性能差异进行了分析与总结。     

离子渗氮的铁素体-珠光体非调质钢的组织和性能

对4种非调质铁素体-珠光体钢48MnV、40MnSiVN、38MnVS6和S55S1热轧后进行920℃×1.5 h风冷正火和560℃×2 h回火,以及540℃×8 h离子渗氮。检测了渗氮层的显微组织、表面硬度、硬度梯度、耐磨性能、抗疲劳性能以及基体的力学性能。结果表明:48MnV、40MnSiVN和38MnVS6钢的扩散层组织与未渗氮处理的钢相似,离子渗氮可明显提高非调质钢的表面硬度、耐磨性能和抗疲劳性能,且几乎不影响基体的力学性能。不含钒元素的S55S1钢扩散层形成了少量的针状氮化物,从而增大了渗层的脆性。     

锻造用贝氏体型非调质钢的高周疲劳性能

利用旋转弯曲疲劳试验方法研究了新开发的一种锻造用贝氏体型非调质钢的高周疲劳性能,并与典型的钒微合金化的铁素体-珠光体型非调质钢F38MnVS和调质钢40Cr进行了对比。结果表明,开发的贝氏体型非调质钢具有细小均匀的粒状贝氏体组织,在锻态的疲劳极限比达到了调质钢40Cr水平,但在正火后的疲劳性能有所降低。与同样钒微合金化的铁素体＋珠光体钢F38MnVS相比,具有粒状贝氏体组织的试验钢的疲劳极限比较低。对疲劳断口的分析表明,贝氏体钢的疲劳裂纹均起源于试样的基本表面,疲劳裂纹以准解理机制扩展。进一步裂纹扩展速率试验表明,贝氏体钢的疲劳裂纹扩展速率da/dN明显低于铁素体＋珠光体型非调质钢F38MnVS。     

微观组织对中碳微合金非调质钢疲劳性能的影响

用旋转弯曲疲劳试验研究了不同微观组织的中碳微合金非调质钢38MnVS的疲劳性能,并与调质处理的40Cr钢进行对比.结果表明,高温正火态38MnVS钢(38-N)具有粗大的贝氏体组织,疲劳性能最差;高温退火态(38-A)和热轧态(38-R)38MnVS钢具有粗大的网状铁素体,其疲劳性能亦较差;热锻态(38-F)具有细小均匀的微观组织和低的铁素体/珠光体硬度比,具有优于调质态40Cr钢的优异疲劳性能.因此,控制锻轧后微合金非调质钢38MnVS的微观组织可提高其疲劳性能.     

在密封箱式炉中的短时气体渗氮

用密封箱式炉进行短时渗氮 ,只通入氨气和氮气 ,炉气中无任何含碳气体 ,可以彻底消除HCN对环境的污染。经 560℃× 3h短时渗氮后 ,在钢的表面形成大约 ( 1 2～ 2 5) μm的化合物层。 2 0Cr钢、2 0CrMnTi、45钢和SCM 41 5钢短时渗氮后的表面硬度及渗层硬度分布都和同一设备中气体氮碳共渗的结果相同 ,除了低碳钢之外 ,用短时渗氮替代氮碳共渗是值得推广的。     

4Cr5MoSiV1（H13）钢的气体氮碳共渗

为提高热作模具钢4CrSMoSiV1钢的耐磨性和热疲劳性能,对其进行氮碳共渗处理。试验表明,对于4Cr5MoSiV1钢,采用NH3和CO2作渗剂进行氮碳共渗,产品的质量比采用其他氮碳共渗工艺处理的更稳定,渗层表面硬度与气体渗氮层相接近。     

离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理对45钢组织与性能的影响

为进一步提高渗层厚度及渗层性能,对45钢进行离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和光学显微镜对渗层厚度、物相组成、截面与表面硬度、渗层脆性进行了分析。结果表明,复合处理可使45钢获得比单一离子渗氮或离子氮碳共渗更快的渗速、更优的性能。相同的处理时间下,复合处理渗层厚度比单一离子渗氮或离子氮碳共渗大幅度增加,有效硬化层比单一离子渗氮增加约35μm,提高约1倍,同时渗层脆性显著降低。物相分析表明复合处理后化合物层中ε相和γ'相的相对含量发生了变化,即ε相增多,而γ′相减少。     

一种高钒中碳非调质钢的高周疲劳性能

采用旋转弯曲疲劳试验探索了一种高钒(0.28%)中碳铁素体+珠光体型锻态非调质钢37MnSiVS的高周疲劳性能,并与传统低钒(0.12%)非调质钢38MnVS进行了对比。结果表明,37MnSiVS钢的疲劳极限及疲劳极限与抗拉强度的比值均明显高于38MnVS钢及调质钢40Cr,分别为562 MPa和0.614。增加钢中V,所形成的大量细小弥散V(C,N)质点与铁素体间具有特定的位向关系,有显著的析出强化和组织细化作用,使37MnSiVS钢微观组织均匀细小,铁素体硬度明显增加,珠光体与铁素体的显微硬度比减小,从而呈现出十分优异的高周疲劳性能。     

38CrMoAl钢中粒状贝氏体对渗氮层组织和性能的影响

着重研究了38CrMoAlA钢中粒状贝氏体对渗氮层组织和性能的影响，指出，粒状贝氏体的存在会使氮化层表面形成脆性针状氮化物，导致渗层表面发生剥落。而晶粒细化会使脆性改善，同时使渗层的硬度梯度更加平缓。     

混合稀土对38CrMoAlA钢气体渗氮的影响

为了克服普通渗氮速度慢、周期长、渗氮层薄且脆性较大的缺点,研究了La、Ce、Pr、Nd混合稀土对38CrMoAlA钢的气体渗氮行为的影响,并对钢渗氮处理过程中的稀土催渗机理进行了探讨.研究发现:稀土能明显提高38CrMoAlA钢表面及近表面的硬度,而且稀土的作用在高温渗氮条件下比在低温渗氮条件下更明显,分析认为这是由于在稀土周围形成了氮原子气团造成的;但稀土的加入略减小了渗层厚度,这是由以稀土原子为中心的间隙原子气团的"土坝效应"造成的.     

低温离子氮碳共渗温度对AerMet100钢摩擦学性能的影响

研究了不同温度对AerMet100钢渗氮层和氮碳共渗层的显微组织、表面硬度、渗层截面硬度梯度以及耐磨性的影响,并考察了渗层的磨损机理。结果表明,氮碳共渗层相较于渗氮层表面生成的化合物更加细小,表面更加平整光滑;离子渗氮、离子氮碳共渗处理都可显著提高AerMet100钢的表面硬度;随着温度的增加,共渗层厚度也明显增加;氮碳共渗层比渗氮层具有更低的摩擦因数,在共渗温度为480 ℃时氮碳共渗试样具有最低摩擦因数和磨损率,表现出最佳的耐磨性。渗氮层的磨损机理为氧化磨损和表面疲劳磨损,氮碳共渗层的磨损机理为氧化磨损、磨粒磨损以及表面疲劳磨损。     

38CrMoAl钢循环等离子氮碳氧硫共渗工艺的研究

对38CrMoA l钢进行了常规等离子渗氮、循环等离子渗氮以及循环等离子氮碳氧硫共渗处理,研究这几种工艺对表面硬度、渗层组织、硬度梯度的影响。结果表明：循环等离子氮碳氧硫共渗有利于形成共渗元素进一步扩散的通道,加速共渗元素的渗入;综合表面硬度和渗层厚度,循环等离子氮碳氧硫共渗工艺明显优于常规等离子渗氮和循环等离子渗氮。     

非调质钢激光表面淬火研究

使用半导体激光器对40MnSiV、48MnV、38MnVS6和12Mn2BV非调质钢试样进行激光表面淬火,分析了试样淬火后的表面硬度和显微组织.结果表明,试样表面具有很高的硬度,显微组织由表层及心部依次是马氏体、马氏体和铁素体、珠光体和铁素体.     

瓦楞辊的表面强化工艺

研究了经渗氮、碳氮共渗后高频淬火处理后42CrMo及45钢瓦楞辊试样的表面组织和力学性能。结果表明,两种试样经渗氮加高频淬火处理后表层主要为氮化物和回火马氏体组织;碳氮共渗加高频淬火处理后试样表层组织主要为回火马氏体和有少量氮化物。45钢和42CrMo钢试样经过处理表面硬度分别达到740和800 HV0.1,经高频淬火处理后,试样表面硬化层有较好的硬度梯度。     

304 不锈钢低温离子渗氮及氮碳共渗处理

目的研究304不锈钢离子渗氮层和氮碳共渗层的组织、硬度及耐磨、耐蚀性能,并考察渗层的磨损机理。方法利用离子渗氮及氮碳共渗工艺在304不锈钢表面获得硬化层,利用XRD,OM及共聚焦显微镜、显微硬度仪、电化学测试仪,分析处理前后渗层的组织、相结构及渗层的硬度及耐磨耐蚀性能。结果 304不锈钢氮碳共渗和渗氮层主要为S相层,在相同工艺条件下,氮碳共渗工艺获得的渗层为γN+γC的复合渗层,且厚度大于单一渗氮层。渗氮层和氮碳共渗层硬度约为基体硬度的3.5倍。在干滑动摩擦条件下,氮碳共渗层比渗氮层具有更好的耐磨性能;渗氮层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟效应和断裂,氮碳共渗层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟和微切削。电化学测试表明,渗氮层和氮碳共渗层的耐蚀性能均优于基体。结论 304不锈钢在420℃进行离子渗氮和氮碳共渗处理后,硬度和耐磨性能可大幅提高,且氮碳共渗处理效果更佳。     

碳在铁素体氮碳共渗中的作用——兼论用短时渗氮取代氮碳共渗的可行性

为了探讨碳在铁素体氮碳共修中的作用，采用相同温度和时间进行铁素体氮碳共渗和短时渗氮试验。然后进行金相观察和显微硬度测定、耐磨试验、弯曲试验和扭转试验。试验结果与传统的观点相反。铁素体氮碳共渗的一系列优点并非是碳和氮的同时渗入而是由于形成厚度恰当的化合物层。碳并未表现出“加速渗氮”作用，反而明显降低渗层韧性。对于中碳以上的碳钢和合金钢，在渗氮的同时渗入碳并未进一步提高渗层硬度和耐磨性，因此，除了低碳钢经铁素体氮碳共渗后提高化合物层耐磨性外，短时渗氮可广泛替代铁素体氮碳共渗工艺，从根本上解决铁素体氮碳共渗的环境污染。     

表面改性技术对38CrMoAl钢组织与性能的影响

对38CrMoAl钢进行碳氮共渗、氮碳共渗和脉冲真空渗氮处理,研究了表面改性后钢的显微组织、表面相结构、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。结果表明,碳氮共渗试样表面组织为回火马氏体;氮碳共渗试样表面组织为Fe24N10化合物;脉冲真空渗氮试样表面组织为Fe2-3N化合物。脉冲真空渗氮试样的表面硬度最高(1 026 HV),磨损量最少;氮碳共渗试样的耐腐蚀性能最好,其锈蚀等级为4级。     

常用渗氮材料的调质硬度对渗氮层性能的影响

对于40Cr、35CrMo、38CrMoAlA等常用渗氮材料的不同调质硬度对离子渗氮渗层性能的影响进行了试验分析。结果表明,调质硬度控制在HB250～280范围,可解决渗氮硬度不足和渗层深度偏浅的问题,并可改善渗层的硬度梯度。     

常用渗氮材料的调质硬度对渗氮层性能的影响

对于40Cr、35CrMo、38CrMoAlA等常用渗氮材料的不同调质硬度对离子渗氮渗层性能的影响进行了试验分析。结果表明，调质硬度控制在HB250—280范围，可解决渗氮硬度不足和渗层深度偏浅的问题，并可改善渗层的硬度梯度。     

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.