阀门材料9Cr18MoV和1Cr18Ni9渗氮机理及渗氮结果性能的对比分析

简要介绍阀门用材料9Cr18MoV和1Cr18Ni9钢的渗氮机理及渗氮后的结果性能并进行对比分析，以保证在高压差、硬密封阀门设计时的正确选材。     

1Cr18Ni9等离子体注渗氮层的组织及性能分析

研究了等离子体注渗氮的温度和注渗电压对1Cr18Ni9奥氏体不锈钢注渗层组织结构、纳米硬度及腐蚀性能的影响规律.结果表明：注渗后表层晶粒细化,表层新相主要有非晶,（N相,氮化物相（（Fe,Cr,Ni）2N1-x和（Fe,Cr）2N1-x）及α相.注入电压10 kV,450 ℃可生成非晶,390～420 ℃生成氮化物相,330～360 ℃无新相生成.注渗层纳米硬度值升高1.3～4.9倍,并与注渗温度保持单调关系.表层有非晶或（N相生成的试样表现出优越的耐腐蚀性能,没有新相生成的试样耐蚀性变差.     

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。     

30Cr1Mo1V钢渗氮工艺初探

通过比较在不同渗氮温度及时间条件下的渗氮效果,制定合理的工艺参数.     

1Cr18Ni9Ti钢等离子渗氮中的黑层及边缘效应

1Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢在460℃～580℃、气压为400Pa～70kPa、保温4h～8h条件下进行等离子渗氮处理，试验中发现当温度〉560℃时，试样表面出现黑层，其主要成分为基体中的某元素与氮的化合物；当气压〉35kPa时，由于残余压应力及渗剂量和渗层深度的影响，试样边缘发生体积膨胀，即边缘效应；当辉光不均匀时，边缘渗层深度大于中间部分渗层深度。     

1Cr11Ni2W2MoV钢的离子渗氮

利用脉冲直流辉光等离子技术,对1Cr11Ni2W2MoV马氏体热强不锈钢进行不同工艺参数的离子渗氮。利用光学显微镜、显微硬度计、XRD对渗氮层的显微组织及硬度进行了分析。结果表明,在所选用的离子渗氮工艺参数下,1Cr11Ni2W2MoV钢渗层只由扩散层组成,渗氮温度≤560℃时,渗层主要由固溶N原子的α相组成,并伴有少量的γ'-Fe4N和CrN析出;随着渗氮温度的升高和渗氮时间的延长,固溶N原子的α相逐渐转变成γ'-Fe4N相,当处理温度达到590℃时,渗层主要由γ'-Fe4N和Cr N组成。离子渗氮后渗层的表面硬度较未渗氮前有显著的提高,在一定范围内,渗层的表面硬度和渗层深度都随着渗氮温度和渗氮时间的增加而增加,渗层硬度梯度分布也随着渗氮时间的延长变得平缓。     

1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的真空固溶渗氮处理

为了提高表面硬度和耐磨性,对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行真空固溶渗氮处理。采用金相显微镜,X射线衍射仪、显微硬度计和耐磨试验机分析了渗氮层的组织与性能。结果表明,1Cr18Ni9Ti不锈钢经1 050℃真空固溶渗氮8 h后,获得了由γ′-Fe4N、CrN及含氮奥氏体组成的渗氮层;渗氮层组织致密,表面硬度为900~950 HV,有效渗层深度200μm以上;合金耐磨性得到改善,磨损失重仅为基体合金的1/26。     

电弧等离子体辅助渗氮处理Cr12MoV钢的组织结构及硬度

采用不同温度对Crl2MoV钢进行电弧等离子体辅助渗氮处理.采用X射线衍射(XRD)分析渗氮层的相组成,采用扫描电子显微镜(SEM)及光学显微镜分别观察渗氮样品表面形貌及横截面形貌,利用显微硬度计测试渗氮层的硬度分布.结果表明:实验钢渗氮层的结构由CrN+γ'-Fe4N+ε-Fe3N的化合物层及由含氮马氏体相α-Fe (N)组成,渗氮层的厚度随处理温度的升高而增加.渗氮处理后能明显提高Cr12MoV钢基体的显微硬度.     

Cr12MoV模具钢渗氮层服役过程中不同磨损阶段的摩擦学特性

目的 分析经渗氮处理后Cr12MoV模具钢的显微结构,以及不同取样厚度处渗氮层的摩擦学特性,了解渗氮处理对Cr12MoV模具钢耐磨性的影响,为服役过程中不同磨损阶段渗氮层的磨损行为提供理论依据。方法 采用气体渗氮法对Cr12MoV模具钢进行恒温渗氮处理,研究渗氮处理对Cr12MoV模具钢显微结构的影响,以及不同取样厚度处渗氮层的磨损行为,并分析不同取样厚度处渗氮层的磨损机理。结果 经渗氮处理后Cr12MoV模具钢的表面会形成一层厚度约为120 μm的致密渗氮层,材料的表面硬度从3.65 GPa提高至12 GPa,磨痕深度从3.5 μm降至0.35 μm。随着取样厚度的增加,试样的磨损量会逐渐增加,但均远低于未渗氮试样,其中渗氮层的最大磨损量约为120 μm³,为基体材料磨损量的1/10;渗氮影响层的最大磨损量约为330 μm³,为基体材料的1/3,可见采用气体渗氮处理可显著增强Cr12MoV模具钢的耐磨性。此外,在磨损过程中Cr12MoV模具钢的表面磨损较严重,出现了大块撕裂损伤,主导磨损机理为疲劳磨损;经渗氮处理后试样表面的损伤较轻微,主导磨损机制为磨粒磨损。随着取样厚度的增加,试样表面的磨损现象逐渐加剧,磨损机制由磨粒磨损逐渐转变为疲劳磨损。结论 渗氮处理可以在Cr12MoV模具钢的表面生成一层致密的渗氮层,渗氮层的磨损量会随着取样厚度的增加先减少后持续增加,说明在服役过程中渗氮层的耐磨性呈先增强后减弱的趋势。     

2Cr3WMoV铸钢件渗氮工艺的研究

对2Cr3WMoV铸钢件在预备热处理(1050℃空冷 750℃空冷 1050℃油冷 680℃空冷)基础上进行渗氮工艺试验,选择的温度是540℃、560℃、580℃。在560℃下保温时间为37h、45h、50h,试验结果表明在560℃,时间37～50h表层硬度>HV940,渗层深度0.45mm～0.65mm。     

处理温度对1Cr18Ni9Ti钢脉冲直流等离子渗氮的影响

利用脉冲直流辉光等离子技术,在不同的温度下对1Cr18N i9Ti奥氏体不锈钢进行了渗氮处理。利用光学显微镜、显微硬度计、XRD以及电化学工作站对渗氮层进行了分析。结果表明,处理温度显著影响1Cr18N i9Ti钢渗氮层的结构与性能。处理温度≤440℃时,渗层为纯S相结构;处理温度在460~540℃之间时,为S相+CrN+Fe4N的混合组织;处理温度≥560℃时,为CrN+Fe4N的化合物层。可在较宽的温度范围内对该钢进行脉冲直流等离子渗氮,获得表面硬度高于基底5~6倍的渗氮层。渗氮层的厚度随处理温度的升高而增加,而抗腐蚀性能随着处理温度的升高呈下降趋势。     

1Cr12Ni3MoVN钢渗氮层的组织与性能

研究了调质态1Cr12Ni3MoVN钢在580℃、氨分解率30%～70%条件下,气体渗氮4、8、16和32 h渗氮层的组织结构和性能。利用OM、SEM、EDS和XRD对渗氮层的显微组织、表面相结构、磨痕形貌等进行表征,并对渗氮层的显微硬度及摩擦磨损性能进行测试。结果表明,渗氮层组织致密均匀,包括化合物层、中间扩散层和过渡层,表层主要由ε-Fe_(2-3)N相和γ'-Fe_4N相组成,并含有少量CrN化合物;随渗氮时间延长,渗氮层厚度近似呈抛物线规律增加,但表面硬度降低。经渗氮后钢的耐磨性大幅度提高,表面仅呈现轻度磨损。     

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...     

不同材料渗氮层硬度测试载荷的选择研究

本文对4种不同材料渗氮后渗氮层硬度的测量载荷选择进行研究。结果表明：相同渗氮工艺下,渗氮层深度由大到小依次为38CrMoAl钢、ZG1Cr13Ni钢、35CrMo钢和2Cr13钢;在负载0.2 kgf测试条件下,对于以上四种材料,随着距表面距离的逐渐增加,渗氮层硬度均呈下降趋势。当渗氮层深度大于0.2 mm时,应采用5 kgf载荷进行硬度测试,此载荷适用于38CrMoAl钢、35CrMo钢及ZG1Cr13Ni钢;渗氮层深度小于0.2 mm时,应采用2 kgf或1 kgf载荷进行维氏硬度测试,此载荷适用于2Cr13钢。     

铝对1Cr18Ni9不锈钢组织和性能的影响

基于常用不锈钢钢种1Cr18Ni9,通过降低Ni含量,增加Al含量,设计新型低镍不锈钢。通过WS-4非自耗电弧炉熔炼,得到三种不同成分的低镍高铝不锈钢,用金相显微镜研究其显微组织,并对其屈服强度、硬度等力学性能进行了测试;同时研究了合金的高温抗氧化性能。结果表明,通过降镍增铝,1Cr18Ni9不锈钢的显微组织由奥氏体向铁素体转变,基体组织中析出的金属间化合物逐渐增加,其屈服强度、硬度、高温抗氧化性都有大幅度提高。     

固溶渗氮对Cr18Mn21Mo2.5钢组织及性能的影响

目的 提高Cr18Mn21Mo2.5钢的耐蚀性和耐磨性。方法 使用中频感应炉炼制9种正交设计固溶渗氮用钢,通过正交试验的极差分析得出渗氮效率最高的实验用钢（Cr18Mn21Mo2.5钢）,采用高纯氮气在常压下对其进行固溶渗氮处理,同时对渗层的耐蚀性和耐磨性进行测试及机理分析。利用光学显微镜和XRD研究了Cr18Mn21Mo2.5钢及其渗氮层的显微组织及相组成,采用显微硬度测试仪对固溶渗氮后Cr18Mn21Mo2.5钢的硬度分布进行表征,采用电化学工作站及高速载流试验机进行耐蚀性及耐磨性研究。结果 在优化成分后炼制的Cr18Mn21Mo2.5钢具有良好的强度及韧性,对其在1200 ℃下固溶渗氮24 h可以制备出厚度高达1.4 mm的单一奥氏体渗层。渗氮后腐蚀电位提高,腐蚀电流降低。相比于未渗氮试样,渗氮（1200 ℃,24 h）后试样的阻抗弧半径由2500 Ω增大到8000 Ω,摩擦系数由0.33降低到0.28,磨损量从15.5 mg降低到8.7 mg。渗氮后Cr18Mn21Mo2.5钢的耐蚀性及耐磨性明显提高。结论 固溶渗氮后,N固溶到奥氏体晶格间隙中,固溶态的N促进钝化膜再构,同时N的固溶强化使材料表面硬度提高,渗氮层N含量的提高和渗层厚度的增加均有利于提高耐蚀性和耐磨性。     

1Cr18Ni9Ti钢等离子氮化工艺参数的优化

运用正交试验法,研究1Crl8NigTi奥氏体不锈钢等离子渗氮工艺.分析影响渗氮层结构和性能的主要工艺因素,获得渗氮工艺最优化参数.通过光学显微镜观察渗氮层的组织,利用显微硬度计测定各试样渗氮层的室温显微硬度.结果表明,影响渗氮工件表面结构和性能的主要因素是渗氮温度和N2:H2;渗氮层最大厚度为56.50μm,最大显微硬度为1 732.00HV;最佳氮化工艺参数为:氮化温度560℃,N2:H2=1∶1,工作炉压533.288 Pa,氮化时间3 h.     

渗氮工艺对1Gr18Ni9Ti不锈钢表面耐蚀性的影响

通过对渗氮工艺处理后1Cr18Ni9Ti钢的组织观察及力学性能测量,研究了1Cr18Ni9Ti钢的渗氮层组织及性能与渗氮温度的关系。研究结果表明:未经过渗氮处理的1Cr18Ni9Ti钢主要相成分是α-Fe相,在300℃温度下渗氮处理后的物相主要有α′N、γ′-Fe4N及ε-Fe3C相,其中γ′-Fe4N相的含量较少,在350℃和400℃温度下渗氮处理后的物相主要有α′N、γ′-Fe4N、ε-Fe3C及Cr N相。经过渗氮处理后,钢表面的硬度有明显提升,硬度值随着渗氮温度的降低而减小。在300℃温度下渗氮处理可以一定程度上提升1Cr18Ni9Ti钢的耐蚀性。