碳素工具钢560℃双辉等离子渗铬硬化的研究

采用离子氮化＋双层辉光离子渗金属的复合处理渗铬新技术，对碳素工具钢进行560℃表面渗镀铬硬化研究。结果表明，渗镀层组织由沉积层＋扩散层组成；渗镀层表面形成4～5μm的沉积层，含铬量达50％以上，致密并与基体冶金结合；内有20-25μm的扩散层，扩散层含铬量呈梯度分布；经X射线衍射分析，其表面物相由Fe-Cr、CrN、Cr7C3、Cr23C6等组成；渗镀层的显微硬度达1000HV以上，硬度向内逐步降低，呈梯度分布。     

Q235钢低温渗铬及渗氮复合工艺的研究

采用双层辉光离子渗铬与随后的离子渗氮工艺相结合,在Q235钢表面分别进行渗铬＋渗氮、渗氮＋渗铬＋渗氮以及渗氮＋渗铬复合工艺处理;考察不同工艺条件下渗层的组织及性能。结果表明：前两种工艺表面均出现离子氮化白亮层（ε相）;三种工艺渗层主要相组成为：铁一铬固溶体（Fe-Cr）、铁的碳化物（Fe3C）和氮化物（Fe3N）、铬氮化合物（Cr2N）及少量的铬碳化合物（Cr23C6）。在本实验条件下,渗铬＋渗氮的渗层表面显微硬度最高,达到760HV,耐磨性最好,强化效果最明显。     

碳素工具钢低温双辉等离子渗镀铬硬化的研究

利用双层辉光等离子渗金属技术,在580℃对T10钢进行表面渗镀铬硬化的研究.结果表明:渗镀层由沉积层 扩散层组成;沉积层厚5～6μm,组织致密,与基体结合紧密,且w(Cr)＞48%;内有15～20μm的扩散层,扩散层中铬含量呈梯度分布;经X射线衍射分析,其表面物相由Fe、Fe-Cr、Cr7C3、Cr23C6、等组成;渗层的显微硬度达700HV以上,硬度向内逐步降低,且呈梯度分布.     

45钢低温双辉等离子渗铬的研究

采用"氮化+双辉等离子渗铬"复合工艺,在630℃扩散层组成;渗层表面形成4～5μm的沉积层,含铬量达到52%左右,致密并与基体结合紧密;内有20～25μm的扩散层.扩散层含铬量呈梯度分布;表面物相由Fe-Cr、Cr7C3、Cr23C6、CrN等组成;渗层表面显微硬度达950HV,硬度向内呈梯度分布,而没有改变基体材料的结构和性能.这种高的表面硬度对提高材料表面耐磨性具有重要意义.     

退氮处理对SDHS2模具钢渗氮层组织与性能的影响

采用光学显微镜和显微硬度仪对比研究了离子渗氮的SDHS2模具钢退氮处理前后渗氮层的组织和性能。结果表明:通过离子渗氮处理得到的渗层深度约230μm,渗层表面硬度达1 000 HV0. 3以上,渗层组织致密,与基体结合良好;分别经530和550℃退氮处理8、12、16 h后,渗氮层的硬度均大幅度降低。但随着渗氮时间的延长,渗层硬度随之提高;退氮温度的升高也会导致基体硬度的大幅度下降。综合比较得出,SDHS2模具钢退氮处理的最佳工艺为:退氮温度530℃、退氮时间8 h。在保证基体硬度满足要求的条件下,退氮处理可使表面硬度由处理前的1 000 HV0. 3以上降低至780 HV0. 3左右。     

铬合金丝与灰铸铁原位反应的研究

利用铸渗复合原位反应技术,将微米级直径铬合金丝与灰铸铁进行铸渗复合,并保温进行原位反应,铬合金丝中铬原子与铸铁基体中的铁、碳原子原位反应制备颗粒增强铁基复合材料.对复合区进行显微组织观察和分析,显微硬度测量.结果表明,原位反应产物为不规则的(Cr,Fe)7C3颗粒,均匀分布在铬合金丝中心;沿晶界分布的(Cr,Fe)23C6作为原位反应过程中的中间产物出现;中心复合Ⅸ域显微硬度最高值达到1452HV0.05,复合区域的平均显微硬度为1175HV0.05.是基材的4倍左右.     

Q235钢离子渗铬及渗氮复合处理的耐磨性

利用针状铬丝在Q235钢表面进行1000 ℃×4 h等离子渗铬,对渗铬试样分别进行(480、520、560 ℃)×6 h的离子渗氮处理.对经过渗铬和离子渗氮处理的试样进行磨粒磨损耐磨性试验.结果表明,Q235钢渗铬后表面铬含量为22wt%,渗层厚度为50 μm.渗铬层经渗氮处理形成了含铬氮化物(CrN、Cr2N)及少量含铬碳化物(Cr23C6)组成的表面强化层,表面显微硬度最高达1500 HV0.1.磨粒磨损试验表明,与未处理Q235 试样比较,渗铬并经过480、520、560 ℃离子渗氮处理的试样耐磨性分别提高了1.50、3.05和1.44倍;520 ℃离子渗氮试样较T10钢淬火+低温回火试样及3Cr13离子渗氮试样分别提高了2.20倍和2.73倍.     

超声冲击对65Mn钢渗铬层摩擦磨损性能的影响

目的 提高65Mn钢的固体粉末渗铬层厚度和耐磨性能。方法 对65Mn钢进行超声冲击（UI）和固体粉末渗铬（SPC）相结合的复合工艺处理。采用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）,研究UI+SPC复合工艺处理后65Mn渗铬层的物相结构、厚度及元素分布。通过显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机研究渗铬层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果 SPC处理试样的渗层厚度约为45μm,UI+SPC复合工艺处理试样的渗层厚度约为58μm,相比SPC试样,渗层厚度提高了13μm。渗铬层表面均匀致密,主要相组成为（Cr,Fe）₂₃C₆、（Cr,Fe）₇C₆、Cr₂C。UI+SPC试样渗层表面硬度达1659HV,约为基体表面硬度的6倍,且硬度从表面至心部呈梯度下降。UI+SPC试样表面渗铬层具有较好的耐磨性能,平均摩擦系数为0.170,磨损量约为基材的1/4,其主要磨损机理为粘着磨损和氧化磨损,伴随着磨粒磨损。结论 UI可有效提高SPC工艺的Cr原子扩散性能,提高渗...     

激光硬化和渗氮复合处理38CrMoAl钢组织与性能

采用激光硬化-离子渗氮复合工艺对38Cr Mo Al钢表面进行了强化处理。利用XRD、SEM、EPMA、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了复合处理试样的显微组织、相组成、显微硬度及耐磨性。结果表明,复合处理表面改性层主要是由α-Fe、Fe4N、Fe3N、Cr23C6、Al N及Cr2N相组成。由于激光硬化的晶粒细化作用,以及大量位错、空位等缺陷的产生,致使渗氮层的深度得到明显增加,同时Fe3N相减少,Fe4N相增多,氮化物的分布更趋均匀。与单一的激光硬化和渗氮工艺相比,复合处理工艺有效地提高了38Cr Mo Al钢的硬度和耐磨性能。     

钛合金离子渗氮后的组织及耐磨性能

对TC4及TA7钛合金分别在900℃进行离子渗氮工艺试验,借助于SEM、XRD等分析了渗层组织,测量了渗氮层显微硬度及渗氮深度,测试了渗氮层的耐磨性能。结果表明,钛合金离子渗氮可形成化合物层+扩散层的典型渗氮层,总渗氮深度可达100μm以上,渗氮层表面硬度达1200 HV0.1以上。TC4钛合金850℃渗氮16 h后,耐磨性能与基体相比显著提高。     

强力喷丸对4Cr5MoSiVl钢离子渗氮的影响

对调质后的4Cr5MoSiVl钢进行强力喷丸处理,将喷丸处理后的试样在520℃下离子渗氮1 h。采用光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度仪和X射线衍射仪对比分析了喷丸和未喷丸试样亚表层的显微组织、渗层深度、硬度分布及表面物相组成。结果表明,在520℃离子渗氮l h的情况下,喷丸的催渗效果十分明显,喷丸后渗氮层深度从31.6μm增至52.5μm,表面层显微硬度从986 HV增加到1084 HV。喷丸试样的渗氮层与未喷丸试样相比,表面物相及含量都有不同。     

原位生成(Fe,Cr)_7C_3/Fe表面复合材料的组织

采用铸渗—热处理法将纯铬板与TH300进行原位反应制备了(Fe,Cr)7C3/Fe表面复合材料。应用XRD、SEM和显微硬度计对不同保温时间所得的表面复合材料进行物相、显微组织和显微硬度进行了分析。结果表明:随着保温时间的增加,显微组织逐渐由网状的(Fe,Cr)3C型碳化物逐渐转变为颗粒状和板条状的(Fe,Cr)7C3型碳化物。当1185℃保温2 h后在铬板与基体结合处生成了整块状致密(Fe,Cr)7C3陶瓷层,其体积分数达90%以上,当1185℃保温4 h后整块状致密(Fe,Cr)7C3陶瓷层消失。(Fe,Cr)7C3/Fe表面复合材料的显微硬度值为1478 HV0.1,约是灰铸铁基体微硬度的5倍。     

铸钢表面钒铬铸渗层的微观分析及干滑动磨损性能研究

采用消失模铸渗工艺在ZG310-570表面制备了钒铬表面复合层,并考察了其显微组织、增强相的结构、基体组织构成、显微硬度以及干滑动磨损性能。结果表明,钒碳化物为条状,铬碳化物为板条状。铸渗复合层中主要存在Cr7C3、V8C7、VC0.75、V2C四种硬质相。1000℃淬火后的铸渗层基体组织为马氏体加奥氏体和少量的贝氏体组织,马氏体包括板条马氏体和孪晶马氏体。在距铸渗层表面0～1mm处的显微硬度要低于距表面1～4mm的显微硬度,在过渡区显微硬度呈递减分布,在大于4．5mm以后的区域显微硬度趋于平稳。在450N载荷下,铸渗复合层的耐磨隆不ZG310-570的13.6倍。     

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。     

离子铝氮复合渗对渗层组织性能的影响

为解决高温渗铝存在的基体组织粗化及离子渗氮效率低等问题,研发离子铝氮复合渗。以调质态42CrMo钢为材料,先采用电解硝酸铝法在工件表面沉积氢氧化铝膜,然后进行离子渗氮处理,在不影响基体组织性能的前提下,研发离子铝氮复合渗创新技术。采用SEM、光学显微镜、EDS、XRD、显微硬度计、电化学工作站、摩擦磨损测试机及三维轮廓仪等测试手段,对离子铝氮复合渗层进行测试分析。研究结果表明,离子铝氮复合渗处理后,试样表层高效形成多层次化合物渗层,在（520℃/4 h）工艺条件下,化合物层由17.24μm增加到51.23μm,提升约3倍;有效硬化层由175μm增加到1 050μm,提升约6倍。同时,化合物层中形成高硬度AlN及FexAl相;表面硬度由离子渗氮750 HV0.025提高到1 250 HV0.025;渗层耐蚀耐磨性比离子渗氮大幅度改善,腐蚀速率由5.42μm/a降低到1.23μm/a;摩擦因数由5.2降低到2.9,磨痕明显变窄变浅,表面未有明显磨损裂纹。首次采用沉积氢氧化铝膜作为预处理,成功研发高性能离子铝氮复合渗技术。     

SKD11钢的气体热渗铬工艺和性能

采用热反应扩散沉积法(TRD)对有无预渗氮处理的SKD11钢试样分别以950、900、850、800和750℃进行气体热渗铬。利用SEM和EDS测量铬原子扩散深度;根据经典动力学理论计算活化能及扩散系数;利用XRD分析相结构;再进行维氏硬度测量和耐磨实验。结果表明,经渗氮前处理的渗铬试样在各温度下铬原子扩散深度比未经渗氮均有增加,有预渗氮渗铬层最深达到20μm,未经渗氮渗铬层只有13μm,其活化能分别为106.09和147.47 k J/mol,表面硬度分别为1610及1760 HV。在各实验温度下,经渗氮预处理渗铬试样的耐磨性均比未经渗氮试样好,渗铬温度高于850℃耐磨性优于基材,低于850℃硬度虽然高于基材,但耐磨性不及基材。在较高温度(950和900℃)渗铬时,有渗氮预处理试样的渗铬层结构为Cr2C和Cr2N相,无渗氮预处理为Cr2C相;在较低温度(800和750℃)渗铬时,有渗氮预处理试样的渗铬层结构为Cr7C3和Cr N相,无渗氮预处理为Cr7C3相。     

40Cr钢表面电火花沉积WC的界面行为

以WC合金作为电极,氩气为保护气体,采用电火花沉积技术在40Cr钢表面沉积WC合金层,通过显微硬度计、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS),X射线衍射等测量方法,研究了40Cr钢表面电火花沉积WC层的显微硬度、表面状态、界面行为及相结构组成.结果表明,WC合金电火花沉积层存在微裂纹及气孔,主要由W、Fe6W6C、Fe3C和Cr23C6等相组成;沉积层显微硬度达820 HV,为基体的4.5倍;沉积层断面连续、致密,厚度为30 μm;沉积层与基体之间发生了元素的相互扩散与合金化过程,呈冶金结合,无明显界面.     

灰铸铁与铬棒原位生成(Fe,Cr)7C3/Fe复合材料

利用铸渗复合-热处理原位反应工艺,将铬棒与灰铸铁进行铸造复合,并对其进行热处理使铬棒与铸铁基体中的碳原子发生原位反应,制备出(Fe,Cr)7C3颗粒增强铁基复合材料.用XRD、SEM及EDS对单根铬棒与灰铸铁反应产物的微观结构和成分分布进行研究.结果表明:在1150℃保温1.5h,单根φ2mm铬棒反应完毕,反应产物主要有初生(Fe,Cr)7C3和共晶(Fe,Cr)7C3,且分布均匀;板状和六方状初生(Fe,Cr)7C3的硬度分别为1446、1524HV0.1;反应区的显微硬度达1278HV0.1,约是灰铸铁基体的5.3倍.     

T12钢盐浴渗铬工艺对渗层组织和性能的影响

采用正交实验方法优化T12钢的低温盐浴渗铬工艺。正交实验表明,以BaCl2-CaCl2为基盐,以Cr2O3 铬盐(Cr3 ) 铬粉 NaF为渗铬剂,在0.15MPa氩气保护下,经850℃×6h渗铬,可获得与基体结合良好的48μm的渗铬层,渗层表面铬浓度约86.9wt%,表面硬度可达1750HV。渗铬表层主要物相为Cr7C3、Cr2C、Cr和(Cr,Fe)2O3组成。渗铬层具有优良耐蚀性,阳极极化曲线的测定分析证明渗铬层的耐腐蚀性能优于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

钛合金真空离子渗氮组织及耐磨性能

采用真空离子渗氮设备开展了TC4及TA7钛合金真空离子渗氮工艺试验,采用SEM、XRD等分析了渗层组织,测量了渗氮层显微硬度及渗氮深度,测试了渗氮层的耐磨性能。结果表明,钛合金离子渗氮可形成化合物层+扩散层的典型渗氮层,总渗氮深度可达100 μm以上,渗氮层表面硬度达1200 HV0.1以上。TC4钛合金850 ℃渗氮16 h后,耐磨性能与基体相比显著提高。