槽电压对纯铁表面液相等离子体电解硼碳氮三元共渗层摩擦磨损性能的影响

利用液相等离子体电解渗技术分别在340,360V和380V槽电压下对纯铁进行硼碳氮三元共渗(PEB/C/N)表面处理。分析纯铁表面PEB/C/N共渗层的形貌、成分、相组成和显微硬度分布。采用球-盘摩擦磨损仪评估槽电压对渗层摩擦磨损性能的影响,并分析渗层与ZrO_2球对磨时磨损机理。纯铁表面的PEB/C/N三元共渗层厚度随着放电电压升高而增大,最高硬度也相应增加。380V处理1h后硼碳氮三元共渗层中渗硼层和过渡层厚度分别达到26μm和34μm,渗层最高硬度可以达到2318HV。硼碳氮三元共渗层的磨损率仅为纯铁基体的1/10。硼碳氮共渗处理大幅度降低纯铁的摩擦因数和磨损率,但不同槽电压下制备的PEB/C/N共渗层的摩擦因数和磨损率变化较小。     

低碳钢液相等离子体电解硼碳共渗层生长特性研究

在含有硼砂和甘油的电解液中对Q235低碳钢表面进行液相等离子体电解硼碳二元共渗(PEB/C)处理,研究不同时间条件下PEB/C共渗层的组织形貌,着重探讨了PEB/C二元共渗过程中电解质的分解反应和渗硼层快速生长机理。结果表明,在330V电压条件下,经过6min PEB/C处理后,在样品表面开始生成不连续的岛状硼化物;而经过30min PEB/C处理后,可以形成主要由Fe2B相组成的均匀致密的渗硼层,渗硼层的硬度可以达到1 800HV,厚度约为20μm。PEB/C共渗样品渗硼层的生长过程主要包括共渗初期阶段、生成岛状硼化物阶段和渗硼层均匀生长阶段。     

Q235钢表面双层辉光离子强化层摩擦磨损性能

在真空容器中,设置提供含有欲渗合金元素Mo,Cr的供给源和被渗Q235钢试样,利用双层辉光离子渗金属技术,在试样表面进行Mo-Cr共渗,之后经渗碳、淬火及回火复合处理形成强化层.Mo-Cr共渗层厚度在100μm以上,表面Mo含量可达20%(质量分数,下同),Cr含量达到10%.复合处理后表面硬度达到1300HV0.025.M-200磨损试验机磨损实验表明,摩擦因数平均在0.1左右,平均相对耐磨性是GCr15钢经渗碳、淬火及回火后的2.25倍.     

12Cr13马氏体不锈钢B/C化学热处理的研究

研究了固体硼碳共渗及复合渗技术工艺参数对12Cr13马氏体不锈钢的组织和性能的影响。共渗方面对12Cr13钢进行不同硼碳比例的固体硼碳共渗热处理;复合渗方面对12Cr13马氏体不锈钢先进行固体渗碳,然后再进行渗硼处理,得出最优的复合渗参数。对最优参数下的共渗及复合渗12Cr13马氏体不锈钢试样进行显微硬度、XRD物相结构、电化学下耐腐蚀和摩擦磨损性能检测分析。结果表明：共渗温度950℃、共渗6 h条件下,硼碳共渗最优渗剂硼碳比为6∶4;化学渗6 h条件下,硼碳复合渗最优参数为950℃渗碳,950℃渗硼;硼碳共渗和复合渗试件经过最终热处理(淬火+低温回火)后,表层组织硬度最高可达1 507.3 HV_{0.98 N},心部硬度为420.6 HV_{0.98 N},最优参数下硼碳共渗及复合渗渗层厚度分别为976μm和1 125μm;电化学测试表明硼碳共渗和硼碳复合渗处理后材料的耐蚀性有所提高,共渗腐蚀电位为-0.578 V,复合渗为-0.582 V。磨损试验显示硼碳共渗和硼碳复合渗后经化学热处理可以显著提高12Cr13马氏体不锈钢的耐磨性能。     

包埋法制备Zn-Ni渗层的结构及摩擦学行为研究

为了改善45钢表面摩擦磨损性能,采用粉末包埋法,在45钢表面制备出Zn-Ni渗层.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪研究了Zn-Ni渗层的厚度、显微形貌、物相组成和元素分布,采用显微维氏硬度计测定渗层的硬度,并通过多功能材料表面性能测试仪测试渗层与3种不同对摩球GCr15、Al2O3、Si3N4之间在不同正压力下的摩擦磨损性能.结果 表明:Zn-Ni渗层的厚度约为98 μm;渗层物相组成主要为FeZn10.98和FeZn8.87;Zn-Ni渗层截面硬度范围为358～615 HV0.98N;Zn-Ni渗层在往复摩擦试验中,与GCr15对摩球进行往复摩擦时主要是黏着磨损和磨粒磨损,与Al2O3对摩球进行往复摩擦时主要是磨粒磨损,与Si3N4对摩球进行往复摩擦时主要是摩擦化学过程.     

GCr15钢表面激光硼化研究

在已经过常规淬火的GCr15轴承钢表面,利用脉冲Nd∶YAG激光进行了B4C粉末硼化改性处理.采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及摩擦磨损试验仪器对激光硼化处理后改性层的显微组织及性能进行了研究.结果表明:激光硼化改性层由树枝晶的FeB、Fe2B和基体组成,改性层的表面硬度高达HV1560,相比处理前硬度提高了81.8％,硬化层深度约为150μm,磨损率相比处理前降低了67.55％,激光硼化后GCr15钢表面的硬度和耐磨性能显著提高.     

H13钢双保温固体渗硼高温磨损机理

研究了H13钢高能喷丸辅助双保温固体渗硼试样和未渗硼试样的高温摩擦磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明,高能喷丸辅助双保温固体渗硼后的试样得到Fe2B单相渗硼层,高能喷丸能显著提高固体渗硼效率;渗硼试样的高温磨损率比未渗硼试样降低了30%,表明渗硼提高了H13钢的高温耐磨损性能。渗硼和未渗硼试样高温摩擦磨损后磨损表面均形成了氧化层,氧化物为Fe2O3。渗硼层在高温下具有较高的硬度及良好的抗氧化性,因此渗硼试样的高温磨损机理主要是渗硼层的疲劳剥落和氧化磨损,而未渗硼试样的高温磨损机理主要为氧化磨损和磨粒磨损协同机制。     

齿轮用钢稀土碳氮共渗层摩擦学性能研究

研究了稀土元素对齿轮钢碳氮共渗过程及其摩擦磨损性能的影响.结果表面:稀土对齿轮钢碳氮共渗过程有明显的催渗作用;稀土在碳氮共渗中渗入钢表面起微合金化作用改善了渗层组织;稀土碳氮共渗处理后的抗干磨损性能及抗滑动磨损性能均明显优于普通碳氮共渗处理.     

稀土—硼共渗层耐酸蚀性能的研究

运用电化学法和失重法对低碳钢稀土－硼共渗层在强酸介质中对耐蚀性进行了研究，结果表明稀土－硼共渗可大大提高低碳钢的耐蚀性。     

Q235钢表面TiN陶瓷化与Cr-Mo共渗表面强化耐腐蚀性能研究

介绍了一种在Q235钢表面用等离子直接复合渗镀合成氮化钛的方法.该工艺方法形成的组织是Ti固溶体扩散层上分布弥散细小氮化钛颗粒和表面氮化钛沉积层,沉积层与渗层和基体为冶金结合,不会产生剥落.渗镀层表面硬度1600～3400HV.X射线衍射结果表明,渗镀层表面为纯氮化钛层,(200)晶面的衍射峰最强,具有明显的择优取向.在Q235钢表面进行双层辉光离子铬钼共渗,表面Mo含量达到4%(质量分数,下同),Cr含量达到12%.然后进行超饱和渗碳,表面含碳量达到2.0%以上,超过平衡碳计算值.随后进行淬火 低温回火热处理,使表面合金层获得马氏体基体上均匀分布的细小弥散碳化物组织,没有共晶莱氏体.经X射线衍射分析,渗层碳化物类型为M23C6,M6C和M2C,尺寸小于5μm.表面硬度达到1100HV.将等离子复合渗镀合成氮化钛试样与双层辉光离子渗铬试样,在10%硫酸、5%的盐酸、3.5%NaCl水溶液和H2S富液(含H2S 5～8g/L,NH3·H2O20g/L)中,进行电化学腐蚀实验.结果表明,渗镀试样比铬钼共渗试样耐蚀性能分别提高了84,11.67,1.15,21.15倍.     

Q235钢脉冲加弧辉光渗镀铬镍后的电化学性能

为了改善Q235钢的抗腐蚀性能,采用脉冲加弧辉光离子镀技术对其渗镀铬镍。利用X射线衍射、扫描电镜(SEM)对Q235钢表面铬镍合金渗镀层进行了分析,同时探讨了其电化学性能。结果表明:Q235钢渗镀铬镍后表面形成了Cr0.19Fe0.70Ni0.11合金层,明显提高了其抗腐蚀性能。     

Q235钢固体粉末渗硼及渗层生长动力学行为

各类材料渗硼工艺不同,硼的扩散也不同,其中有许多现象往往不能定量分析.采用固体粉末法对Q235钢进行了渗硼,得到的渗硼层为锯齿状,垂直于钢表面楔入基体.用sigma Plot 10.0软件对试验数据进行了分析和拟合,得出了渗硼层等厚度图,为制定渗硼工艺提供了依据:利用此图,既可以对设定的渗硼时间和温度预测渗硼层厚度,又可以用一定的固体渗硼厚度值确定渗硼时间和温度.通过动力学研究得到了渗层相组成为单一的Fe2B相硼,在不同温度下的扩散速率常数:K800℃=1.074×10-13m2/s,K850℃=1.622×10-13m2/s,K900℃=3.921×10-13m2/s,平均扩散激活能为134.473 kJ/mol.     

渗B,Cr及CDV复合处理组织的研究

利用光学显微镜X射线衍射仪及透射电镜分析了钢样的渗硼铬及CVD复合处理后涂层的组织形态,相结构等。涂层的组织由Ti2N、Cr_7C_3及Fe_2B等相组成:对比了GCr15钢复合涂层与其它处理的耐磨性能,证实了渗硼渗铬及CVD复合处理的耐磨性能较好。     

等离子表面Mo-Cr低合金高速钢的摩擦学特性

为了研究Q235钢表面冶金形成Mo-Cr低合金高速钢的摩擦学特性,利用双层辉光离子渗金属技术,在Q235钢表面进行Mo-Cr共渗,随后进行超饱和渗碳、淬火及回火复合处理.研究结果表明:Mo-Cr共渗层厚度在100 μm以上,表面Mo含量可达20%,Cr含量达到10%,超饱和渗碳表面含碳量超过2.0%,表面成分接近钼系高速钢.淬火及回火后表面硬度达到1300HV,超过一般冶金高速钢.磨损试验表明,摩擦系数随着接触应力的增加而增大,平均相对耐磨性是GCr15渗碳淬火钢的2.2倍.     

DC53钢的离子氮碳共渗工艺及稀土催渗研究

为了探究DC53钢的优化氮碳共渗工艺,对DC53钢在530℃不同共渗时间、NH3/CO2不同气氛比值、不同炉内气压情况下的离子氮碳共渗效果进行了研究.运用OM、XRD、SEM、EDS、显微硬度、摩擦磨损实验,对材料的显微组织、显微硬度和耐磨性进行了分析.研究表明:对于冷作模具钢DC53,10 h、NH3/CO2为15∶1、炉内气压为800～1000 Pa时,氮碳共渗效果最好;随着稀土镧(La)的加入,渗层变厚且渗层与基体更致密,表层到心部的硬度梯度更小,氮碳共渗效果更佳.     

QPQ盐浴复合处理对50钢耐磨性的影响

目前,对50钢采用QPQ盐浴复合处理后的研究报道不多,对其在冲击载荷下的摩擦磨损研究更为鲜见。用QPQ技术于570℃下对50钢氮碳共渗2 h,再于温度370℃下氧化20 min,利用SEM、显微硬度仪、X射线衍射仪和摩擦磨损试验机分别对QPQ渗层的显微组织、显微硬度、化学成分和耐磨性进行了研究。结果表明:QPQ渗层表面平整,渗层由外到内依次为氧化膜、疏松层、化合物层和扩散层;QPQ处理后试样的表面硬度为520HV1 N,在QPQ处理过程中,由于N元素的不断渗入,钢的表面形成Fe2~3N和Fe4N相;经QPQ处理的试样在干摩擦、油润滑和存在冲击载荷的情况下,摩擦系数和磨损量均分别有不同程度的减小,摩擦系数最高减少了33%,最小磨损量仅为调质态试样的7.7%。     

稀土对H13钢固体渗硼层高温摩擦磨损性能的影响

研究了稀土氯化物CeCl3添加量对H13钢固体渗硼层截面形貌、显微硬度、表面粗糙度以及相组成的影响,以及稀土催渗辅助渗硼H13钢的高温摩擦磨损性能。结果表明:添加2.5%和5%的稀土显著提高渗硼层厚度、显微硬度与致密性,但是表面粗糙度略有提高;10%稀土渗硼试样的渗层最厚,但是其显微硬度、致密性明显下降,表面粗糙度提高;稀土辅助渗硼层中除Fe2B相外还出现了(Fe,Cr)2B相;与不加稀土渗硼试样相比,5%稀土渗硼试样的渗层磨穿时间约增加一倍,磨损率降低21%;5%稀土渗硼试样磨损率比未渗硼H13钢降低了61%,并且也低于10%稀土渗硼试样。因此,加入5%稀土催渗辅助渗硼H13钢的高温耐磨损性能较优。     

9P-150型膨化机膨化头用12Ni马氏体时效钢渗硼硬度及耐腐蚀性研究

为了改善9P-150型膨化机膨化头的表面耐磨性和耐蚀性,以12Ni马氏体时效钢作为基体,利用固体渗硼和渗后热处理对其表面进行处理,并采用金相、XRD、显微硬度、拉伸、耐蚀性能等方法研究了渗硼及渗硼后热处理对12Ni马氏体时效钢渗硼层组织和性能的影响.结果 表明:渗硼后热处理未改变渗硼层的微观组织(依然为板条马氏体),但...     

PBII制备TiNx/DLC多层膜的结构及摩擦学性能

采用等离子体基离子注入技术在30CrMnSi钢上制备了TiNx/DLC多层膜，通过X射线光电子谱和激光喇曼光谱测试分析了膜的结构特征，TiNx/DLC膜大气下的摩擦性能和在球盘式摩擦磨损试验机上进行。结果表明：DLC膜的结构强烈依赖于基权脉冲偏压，－5kV制得的DLC膜具有较多的C－H键结构，因而硬度最低，仅有8.3GPa；而-15kV的DLC膜由于含有较多的sp^3键，获得了最高的显微努氏硬度（23.6GPa)。DLC膜与GCr15钢球大气下的摩擦因数为0.17左右，其磨损性能由于TiNx，过渡层引入而显著提高。     

Q235钢稀土催渗氮化的电化学行为研究

通过电化学方法测试了不同电解液中CL-璃子浓度、温度以及pH值对稀土催渗Q235钢渗层的极化曲线的影响,分析了这3种因素对稀土催渗O235钢渗氮层腐蚀性能的影响规律.结果表明,在中性、碱性溶液中,在室温下和一定Cl-离子浓度下渗氮层具有良好的耐蚀性能,从而说明了稀土催渗渗氮层比常规渗氮层具有更优越耐腐蚀能力的基本原因.此外,分别对Q235钢稀土催渗渗氮层和常规渗氮层的组织结构进行了金相观测,表明稀土催渗渗氮层生成厚约28μm的晶粒细小,组织致密的白亮层,从而具有良好的耐蚀性和更高的硬度.