40Cr钢循环离子渗氮工艺及渗层硬度研究

目的探索循环离子渗氮与常规恒温离子渗氮技术的工艺效果。方法先对试样进行调质处理,分组进行离子渗氮,固定氨气和乙醇的流量,改变渗氮时间和渗氮温度两种工艺参数及渗氮工艺,分别测定渗氮后各试样的表面硬度及渗层厚度,观察其金相组织,并分析每组试样渗氮层的性能。结果循环离子渗氮530 6 h℃试样的表面硬度最高,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的延长,试样的表面硬度增加,但是当温度超过530℃、时间超过6 h后,试样的表面硬度反而降低。循环渗氮550 10 h℃试样的渗层厚度最厚,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的增加,试样的渗层厚度变厚,但时间超过6 h后,渗层厚度的增加较缓慢,6、8、10 h试样的渗层厚度差别不大。相同的渗氮温度下,循环渗氮6 h的试样的渗层厚度基本与常规恒温渗氮10 h试样的渗层厚度一样,相同渗氮时间内,循环渗氮510℃的试样的表面硬度高于恒温渗氮550℃试样的表面硬度,且两者的渗层厚度相差不多。结论循环离子渗氮工艺优于常规的恒温离子渗氮,循环离子渗氮550 8 h℃试样的综合性能最好。     

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。     

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。     

钛合金离子渗氮工艺研究

研究了Ti-6A1-4V(TC4)钛合金经不同温度和时间离子渗氮后渗层的表面硬度、深度和显微组织。结果表明,在H2∶N2比为3∶1的气氛中经860～900℃、8～10 h离子渗氮后,渗层深度为0.20～0.25 mm,表面硬度为900～1341 HV0.1,渗层组织由δ-TiN、ε相和氮在α+β内的固溶体组成。     

奥氏体不锈钢低温离子渗氮工艺研究

对304、316 L奥氏体不锈钢进行了不同温度、不同时间的离子渗氮。研究了渗层的显微组织和耐腐蚀性,测定了渗层的硬度。结果显示,随着渗氮温度的升高,两种钢渗层的表面硬度和深度都增加,而耐蚀性降低。渗氮温度≥400℃时,随着渗氮时间的延长,两种钢渗层的表面硬度变化不大,但深度明显增加,渗层的耐蚀性降低。当渗氮工艺相同时,316 L钢渗氮层的硬度、深度和耐蚀性均比304钢的渗氮层高。     

低温离子渗氮时间对304不锈钢渗层的影响

对304奥氏体不锈钢进行400 ℃不同时间的离子渗氮处理.利用光学显微镜、轮廓仪、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计研究了经渗氮处理后试样改性层的表面形貌、微观结构、相组成和性能等.结果表明,随着渗氮时间的延长,试样表面的粗糙度、渗层厚度、表面氮含量、显微硬度基本呈线性增加;X射线衍射分析表明,在400 ℃不同时间的渗氮层为单一S相,并无CrN相析出.     

氮化-氧化复合工艺研究进展

综述了各种氮化一氧化复合工艺的研究进展，讨论了含氧气氛的添加对渗层组织和性能的影响。含氧气氛的添加方式不同，所起的作用不同：在渗氮前添加可加速渗氮；渗氮后添加可提高氮化层的耐磨性、耐蚀性；在渗氮过程中添加形成氧氮化，在加速渗氮的同时还可提高渗氮层的表面性能。其中，离子氮化后氧化一直是国外研究的重点。     

温度对AISI304奥氏体不锈钢离子渗氮的影响

对AISI304奥氏体不锈钢进行脉冲电流辉光离子渗氮处理,在不同处理温度(480 ℃、520 ℃、580 ℃)下渗氮8 h后,获得了一定厚度的渗氮层.通过对渗层进行金相分析和硬度测试表明,随着渗氮温度升高,渗层厚度增大,显微硬度先增大后减小.综合温度对渗层厚度与显微硬度的影响,AISI304奥氏体不锈钢卡套辉光离子渗氮温度可采用520 ℃,渗氮后渗层厚度为90 μm,显微硬度为1317 HV0.1.     

4Cr14Ni14W2Mo钢离子渗氮层剥落的研究

研究了经不同加热温度锻造、固溶和７５０℃时效后钢的晶粒度、孪晶、碳化物的分布及纯氨和氨加氩做介质离子渗氮后渗层组织、相组成、应力状态、氮碳浓度分布、剥落坑形貌。分析表明：纯氨离子渗氮后表面层的碳向里扩散，并出现一峰值：氨加氩渗氮降低了渗层中氮浓度，从而降低了渗层中的应力，这是消除该钢渗氮层剥落的有效途径。     

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。     

A4双相不锈钢离子渗氮工艺研究

研究了A4双相不锈钢的离子渗氮工艺.结果显示,渗氮温度和气氛氮势(即氮与氢之比)对渗氮层的深度有影响,而对硬度无明显影响.当渗氮温度为580℃,N2:H2=1:9时,渗氮层表面硬度可达1200～1300HV0.3,渗氮层深度为0.10 mm.     

奥氏体不锈钢耐蚀渗氮工艺的研究

对AISI 321和AISI 304不锈钢进行了低温离子渗氮,其表面获得了均匀的渗氮层即白亮层。与未经渗氮的钢相比,经离子渗氮的钢表面硬度和耐磨性显著提高,而耐蚀性也并不降低;与经传统的盐浴氮碳共渗的钢相比,经离子渗氮的钢的耐磨性和耐蚀性也均有所提高。对经低温离子渗氮的AISI 321纲渗层进行了XRD分析,发现试样的谱峰明显向低角度偏移。     

奥氏体不锈钢高频高压低温等离子体渗氮

利用浸没式高频高压等离子体渗氮（ＩＨＨＰＮ）技术对ＳＳ３０４奥氏体不锈钢进行了低温渗氮处理。在３００℃×２５ｈ处理条件下获得了０３μｍ厚的高氮层。表面显微硬度较未处理的样品明显提高。ＸＲＤ分析表明,改性层内形成了膨胀奥氏体。认为大的有效电流密度是快速离子渗氮的关键     

17-4PH不锈钢离子渗氮工艺研究

研究了17-4PH马氏体沉淀硬化型不锈钢的离子渗氮工艺。结果表明,当离子渗氮温度为500℃,N2:H2=1:3时,17-4PH马氏体不锈钢的渗层表面硬度可达1324 HV0.1,渗氮层深度为0.12mm,基体硬度达到38.3 HRC。     

渗扩时间比对AISI 316不锈钢渗氮层组织与性能的影响

采用真空两段渗氮工艺,在不同的强渗、扩散时间下对AISI 316不锈钢进行渗氮处理,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、显微硬度测试和摩擦磨损试验等分析了渗氮层的组织和性能。结果表明,经过12 h的真空渗氮后,AISI 316不锈钢表面形成了一层由γ′-Fe₄N、ε-Fe_2-3N和CrN等相组成的渗氮层,其表面硬度和耐磨性能相较于基体均有明显的提高。其中,渗扩时间比为1∶1(强渗6 h、扩散6 h)时的渗层厚度约为96 μm,表面硬度约为1069 HV0.5,是基体表面硬度的4.5倍,在20 N载荷下的磨损量约为基体的1/3;渗扩时间比为1∶2(强渗4 h、扩散8 h)时的渗层厚度约为120 μm,ε-Fe_2-3N相衍射峰增强,在20 N载荷下的磨损量约为基体的1/30。延长扩散时间能增加渗氮层厚度,改善表面形貌,进一步提高不锈钢的耐磨性。     

离子渗氮对304不锈钢组织和性能的影响

为了提高旋振筛机在筛分锂能电池的正、负极材料时的使用寿命和物料的纯洁度,研究了304不锈钢试块在520 ℃下离子渗氮时间对其组织、硬度和耐蚀性能的影响。利用维氏显微硬度计和光学显微镜对渗氮层进行了硬度和深度测试,用球盘式旋转摩擦磨损试验机对渗氮层进行了摩擦磨损性能测试,用电化学工作站进行了耐蚀性能测试,并用X射线衍射仪对试样渗层进行了物相分析。结果表明,相比未经渗氮处理,304不锈钢试块经过渗氮处理后,渗层30 μm深度处的硬度提高了5~6倍,渗层相对耐磨性为未经处理的24.5倍;尽管耐盐蚀性能降低,但其耐碱蚀性能提高。考虑到锂能电池的正极材料偏碱性和负极材料中性特点,旋振筛机上的304不锈钢网架和筛框经过离子渗氮处理后既可以大大提高旋振筛机的使用寿命,还能提高所筛分物料的纯洁度。     

304奥氏体不锈钢氮离子注入层的组织与性能研究

对具有抗磁性的304奥氏体不锈钢进行离子渗氮处理,以提高其硬度和耐磨性.研究了奥氏体不锈钢渗氮前后的金相组织、显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性等,并与常用高硬度、高耐磨性GCr15钢进行了对比.结果表明:304奥氏体不锈钢通过一定时间的离子渗氮后,依然具有很好的抗磁性能,且表层硬度约为基体硬度的6倍,耐磨性能大大提高,其性能...     

热循环离子渗氮及其强渗作用

用正交试验法研究了３８ＣｒＭｏＡｌＡ钢热循环离子渗氮的特点及其强渗作用。结果表明，渗氮过程受循环参数控制，渗层组织呈层状结构，渗层生长曲线存在长达６ｈ的亚速线性段；在强渗工艺下，该段斜率明显增大。这一动力学特性看来是由热循环催渗和离子轰击加速氮原子扩散的有利作用所致，从而使深层渗氮时间比恒温或分段渗氮缩短了２／３￣１／２。     

Overheating of plasma-nitrided workpieces with cylindrical blind hole

In the plasma nitriding process, the workpiece is uniformly covered by glow discharge and is heated by ionic and neutral species bombardment. In this study, AISI 304 stainless steel workpieces with cylindrical blind holes were plasma nitrided in an atmosphere of H₂-20N₂ at 1000 Pa, 773 K, for 2 h. The influence of the hole dimensions on the temperature uniformity was investigated. This work is important for the plasma nitriding of workpieces with complex geometrical shapes, such as gearing, crankshafts, dies, and injection nozzles.