38CrMoAl钢负压感应快速渗氮工艺及性能

利用自主研制的真空感应渗氮装置在38CrMoAl钢表面制备渗氮层,探讨渗氮压力对渗氮层组织与性能的影响,并采用SEM、自动显微硬度测试、滑动干摩擦及电化学极化试验等分析了渗氮硬化层的显微组织、硬度、耐磨性与耐蚀性。结果表明:经渗氮处理后的试样表层平整,白亮层、扩散层、基体之间过渡平缓。随着渗氮压力的上升,渗层厚度增加,渗层硬度、耐磨性先提高后下降,-30 kPa时表面硬度达到1200 HV0.025,耐磨性提高约5倍。     

38CrMoAl钢负压感应快速渗氮工艺及性能北大核心CSCD

利用自主研制的真空感应渗氮装置在38CrMoAl钢表面制备渗氮层,探讨渗氮压力对渗氮层组织与性能的影响,并采用SEM、自动显微硬度测试、滑动干摩擦及电化学极化试验等分析了渗氮硬化层的显微组织、硬度、耐磨性与耐蚀性。结果表明:经渗氮处理后的试样表层平整,白亮层、扩散层、基体之间过渡平缓。随着渗氮压力的上升,渗层厚度增加,渗层硬度、耐磨性先提高后下降,-30 kPa时表面硬度达到1200 HV0.025,耐磨性提高约5倍。     

渗氮温度对38CrMoAl钢真空感应渗氮层耐磨性能的影响

应用一种新型真空感应渗氮方法对38CrMoAl钢表面制备渗氮层,采用SEM、EDS、自动显微硬度测试、滑动干摩擦试验等测试方法探讨了渗氮温度对38CrMoAl钢渗氮层组织、硬度和耐磨性的影响规律。结果表明:渗氮层表面平整,白亮层、扩散层、基体之间过渡平缓;随着渗氮温度升高,扩散层厚度、渗层硬度、耐磨性均呈现先增加后降低趋势;渗氮温度为560℃时,渗层厚度达到最高值180μm,渗层硬度达到最高值1250 HV0.025;渗氮温度560℃、590℃时的渗层试样在摩擦试验过程中仅有轻微的磨粒磨损,耐磨性能最佳。     

真空渗氮时间对TC4钛合金渗氮层组织与性能的影响

采用不同时间对TC4钛合金进行真空渗氮处理。通过金相分析、X射线衍射(XRD)、显微硬度测试和耐磨试验研究了渗氮时间对渗氮层组织与性能的影响。结果表明:经820℃不同时间真空渗氮后,TC4钛合金表面物相主要以Ti N和Ti2Al N为主,渗氮初期,氮化物层厚度增加较快,随时间延长,氮化物层厚度增加速度逐渐减小,渗氮层深度与时间符合遵循抛物线规律。表面硬度及耐磨性随时间延长而增加,当渗氮时间达到10 h以后,表面硬度及耐磨性随时间延长基本保持不变,氮化物层厚度随时间延长继续增加。     

20CrMnTi钢碳氮复合强化层的制备与性能

采用真空脉冲先渗碳后渗氮、真空脉冲感应渗氮、等离子渗氮等方法在20CrMnTi钢表面制备碳氮复合强化层,利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和显微硬度计等分析了改性层的物相、组织结构、截面元素分布、致密性和显微硬度梯度。结果表明:真空脉冲先渗碳后渗氮能够获得平缓的硬度梯度;真空脉冲感应渗氮1 h就能够制备出35μm左右的渗氮层,大大的缩短了渗氮时间;先渗碳再离子渗氮工艺能获得50μm左右硬度值高和致密性好的渗氮层,次表层为回火马氏体组织,其渗层深度和氮元素相对含量几乎是单一离子渗氮的两倍。     

20CrMnTi钢碳氮复合强化层的制备与性能北大核心CSCD

采用真空脉冲先渗碳后渗氮、真空脉冲感应渗氮、等离子渗氮等方法在20CrMnTi钢表面制备碳氮复合强化层,利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和显微硬度计等分析了改性层的物相、组织结构、截面元素分布、致密性和显微硬度梯度。结果表明:真空脉冲先渗碳后渗氮能够获得平缓的硬度梯度;真空脉冲感应渗氮1 h就能够制备出35μm左右的渗氮层,大大的缩短了渗氮时间;先渗碳再离子渗氮工艺能获得50μm左右硬度值高和致密性好的渗氮层,次表层为回火马氏体组织,其渗层深度和氮元素相对含量几乎是单一离子渗氮的两倍。     

温度对20CrMnTi钢渗氮层组织及耐磨性的影响

采用光学显微镜、端面磨损实验机、显微硬度仪和X射线衍射仪(XRD)等分析测试了20CrMnTi钢经离子渗氮与感应渗氮后渗氮层的组织、耐磨性、硬度及相组成,同时利用光学显微镜对渗氮层的截面形貌进行分析,以及用SEM对渗氮层磨损后的磨痕形貌进行分析。结果表明:通过两种渗氮处理后,20CrMnTi钢表面均可获得Fe_2N、Fe_3N等氮化物;随着渗氮温度的升高渗层深度增加,且在相同温度下感应渗氮后的白亮层厚度高于离子渗氮后的白亮层厚度;感应渗氮和离子渗氮后20CrMnTi钢表面最高硬度分别为960 HV0.25和800 HV0.25。感应渗氮后20CrMnTi钢的磨损率从5.95×10~(-6) cm~3·min~(-1)·N~(-1)降至4.85×10~(-7) cm~3·min~(-1)·N~(-1);离子渗氮后的磨损率从5.95×10~(-6) cm~3·min~(-1)·N~(-1)降至6.13×10~(-7) cm~3·min~(-1)·N~(-1)。20CrMnTi钢渗氮前磨损面有大量剥离区,磨损机制为典型的粘着磨损;渗氮处理后磨损面比较平滑,有少量犁沟,磨损机制主要为磨粒磨损。     

气体渗氮疏松的影响因素及工艺改进

渗氮层中的疏松是一种渗氮缺陷,是由亚稳定铁氮化合物分解所至,会降低渗氮件的表面硬度、耐磨性和耐蚀性。疏松的产生与渗氮气氛的成分、渗氮工艺和渗氮件材料等因素有关。可根据这些因素采取相应的预防疏松的措施。     

不同压力对 TC4 钛合金真空脉冲渗氮的影响

目的采用不同压力对TC4钛合金进行真空脉冲渗氮处理,提高其表面硬度及耐磨性。方法通过金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计及耐磨试验机分析渗氮硬化层的组织与性能。结果 TC4钛合金经过真空气体渗氮处理后,形成了由Ti N,Ti2Al N和钛铝金属间化合物Ti3Al组成的复合改性层。渗氮压力太低,表面氮化物数量较少,氮化物层较薄;随渗氮压力的增大,表面氮化物数量增多,表面硬度及耐磨性增加。压力为0.015 MPa时,氮化物层表面硬度最大,表面硬度为1100~1200HV,有效硬化层深度为50~60μm。渗氮压力继续增加,表层组织变得疏松,表面硬度及耐磨性开始降低。结论选择合适的渗氮压力和表面氮浓度进行真空脉冲渗氮,可以提高钛合金表面硬度,改善耐磨性。     

添加微量硼对离子渗氮渗层组织性能的影响EI北大核心CSCD

以42CrMo钢为材料,探索添加微量硼对离子渗氮效率和渗层组织性能的影响。利用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损测试仪等仪器对截面显微组织、物相、截面硬度、渗层韧性以及耐磨性等性能进行测试和分析。研究结果表明,离子共渗可显著提高渗氮效率,在相同离子渗氮工艺520℃保温6 h条件下,化合物层厚度随B添加量增加逐渐加厚,由常规离子渗氮处理后的18.78μm增加到29.44μm;同时硼氮离子共渗后在化合物层与扩散层相连处形成了锯齿状垂直楔入基体的硼铁化合物FeB和Fe_(2)B,达到增强渗层与基体结合力及提高渗层硬度的显著效果。随B添加量增加,试样表面硬度和有效硬化层深度都逐渐提高,表面硬度可由常规离子渗氮的750 HV_(0.05)提高至100 2 HV_(0.05);有效硬化层厚度由常规离子渗氮的265μm增加到355μm,相当于渗氮效率提高约35%。硼氮离子共渗处理后试样耐磨性和渗层韧性明显高于常规离子渗氮。     

VN复合渗层的制备及对45#耐磨性能的影响

目的对45~#强化处理,提高其强韧性和耐磨性。方法采用热反应扩散法(TRD)对45~#基体进行了3种不同的处理,分别为单渗钒、先渗氮后渗钒及先渗钒后渗氮处理。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪进行了微观形貌和物相组成的分析,采用维氏硬度计和旋转摩擦仪对渗层的硬度及耐磨性能进行分析。结果 TRD法处理后,在45~#表面形成一层均匀致密的渗层,其中单渗钒层的厚度为3.86μm,先渗氮后渗钒渗层(先渗氮层)厚度为6.02μm,先渗钒后渗氮渗层(先渗钒层)厚度为8.44μm。单渗钒层的硬度值在1306.6HV左右,而氮化钒渗层的硬度在1549.2~1710.4HV左右,均比处理前试样的硬度(295HV)有明显提高。单渗钒层是由α-Fe和VC相组成,而复合渗层是由VN、α-Fe、Fe_3N和Fe_2C相组成。渗层与基体之间的界面明显,且存在过渡层。单渗钒层试样的平均摩擦系数为0.22,先渗氮层的平均摩擦系数为0.18,先渗钒层的平均摩擦系数为0.20,均小于45~#基体的摩擦系数(为0.29)。结论 TRD法处理后形成的VC、VN渗层能提高钢基体的表面硬度和耐磨性,且钒元素和氮元素渗入的先后顺序对渗层的力学性能有影响。先渗氮层试样效果最佳,往复摩擦实验表明,试样的耐磨性顺序为:先渗氮层先渗钒层单渗钒层45~#基体。     

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。     

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。     

TC4钛合金负压真空脉冲渗氮层的组织与性能

在氮气为负压及不同温度条件下(750、800、850和900℃)对TC4钛合金进行真空脉冲渗氮处理,采用X射线衍射,自动显微硬度测试、滑动干摩擦及电化学极化试验等手段分析了渗氮硬化层的组织与性能。结果表明:TC4钛合金渗氮处理后表面形成了一层由TiN_(0.3)、TiN、Ti_2N和AlTi_2N组成的多相化合物层;其表面硬度、渗层深度及耐磨性均随渗氮温度升高而提高。其中,850℃渗氮后合金有效硬化层深度约为30μm,硬度梯度平缓,其磨损量比原样下降1个数量级,综合性能最优。真空渗氮后合金耐蚀性均能得到大幅度改善。     

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。     

稀土对N80油管离子渗氮的影响

通过稀土催渗离子渗氮与常规离子渗氮的对比,研究了稀土对N80油管离子渗氮工艺及渗氮N80油管性能的影响。通过对试样渗氮层进行组织分析、硬度分析和耐磨耐蚀性分析等,确定了稀土的加入可缩短离子渗氮的时间,提高渗氮层的厚度,增加渗氮层的显微硬度,有效提高试样的耐磨性和耐腐蚀性。     

不锈钢表面低温气体渗氮层组织结构及合金元素对其的影响

采用低温气体渗氮工艺对1Cr17和1Cr17Ni2不锈钢进行表面改性处理.利用光学显微镜、X射线衍射分析(XRD)、X光电子谱分析仪(XPS)、显微硬度计等研究了不同工艺下渗氮层的组织结构和硬度,获得渗层增长动力学曲线,分析合金元素对渗层组织结构和渗层增长的影响.结果 表明:采用低温气体渗氮处理可在不锈钢表面形成一定厚度的致密且完整的改性层,不锈钢表面硬度显著提升.渗氮层主要由含氮“膨胀”α相(αN)和F％-3N相组成.Ni元素有利于含氮“膨胀”α相的形成和渗层厚度的增加以及渗层硬度的提高.     

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。     

TB8钛合金间歇式真空气体渗氮层的组织与性能

为了提高表面硬度和耐磨性,对TB8钛合金进行间歇式真空气体渗氮处理。利用XRD和SEM分析了改性层的物相组成和显微组织,并对改性层的表面硬度和耐磨性进行了研究。结果表明,TB8钛合金经800 ℃间歇式真空气体渗氮4 h后,表面改性层物相主要由TiN、TiN0.3、Ti2AlN、及α-Ti组成,渗氮层组织致密,与基体结合良好,表面硬度为900-950HV,比基体硬度提高了近3倍,硬化层厚度为80-100 μm,由于表面形成了梯度硬化层,耐磨性得到了极大改善。     

QPQ氮化时间对316L不锈钢组织和性能的影响

对316L不锈钢进行了QPQ(Quench-Polish-Quench)处理,研究了600℃渗氮温度下保温(60、90、120、150和180min)后渗层的组织和性能。利用光学显微镜、SEM、XRD、显微维氏硬度计和摩擦磨损机分析材料渗层的显微组织、物相、硬度和耐磨性。结果表明,316L不锈钢经QPQ处理后,渗层表面氧化层由Fe3O4组成,中间化合物层的物相主要包括Fe2~3N、Fe4N、Cr N和α-N相,靠近基体的扩散层主要由Cr N和γN相组成。随着渗氮时间延长,化合物层厚度从60 min的16.54μm增加到180 min的34.94μm,化合物层厚度与渗氮时间呈抛物线关系。与未处理试样相比,QPQ处理试样硬度值提高了4~6倍。干摩擦磨损测试表明,未处理试样表面发生粘着磨损,磨损量和磨损率较大;渗氮后150 min试样耐磨性最好。