预氧化对密封罐法制备40Cr钢渗氮层组织和性能的影响

通过光学显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站研究了预氧化温度对40Cr钢渗氮层的组织、硬度、耐磨和耐蚀性能的影响。40Cr钢渗氮前分别在350、400和450℃进行预氧化30 min,随后采用密封钢罐法对40Cr钢渗氮处理,渗氮工艺为600℃×4 h。结果表明:在400～450℃预氧化30 min具有显著的催渗作用,此时渗氮层厚度较厚,达到100～140μm,渗层组织由ε-Fe_3N和γ'-Fe_4N相组成。此时,40Cr钢渗氮层硬度和耐磨性能明显改善,硬度高达74. 96～76. 80 HRC,摩擦磨损质量损失较小,摩擦因数也较小,在0. 35～0. 65之间波动; 400℃预氧化后渗氮层耐腐蚀性能略有改善; 450℃时自腐蚀电位显著增大,达到-0. 026 V,但自腐蚀电流密度略有增加。     

40Cr钢空心阴极辅助离子渗氮

利用空心阴极辅助离子渗氮技术,在低压(100～150 Pa)、中低温t(400～550℃)条件下对40Cr钢进行离子渗氮处理.试验结果表明在500℃x6h的条件下离子渗氮,可在40Cr钢表面形成高硬度、化合物层约为2μm、厚度约为200μm的渗层,表层硬度比基体硬度提高两倍.     

离子氮碳共渗后的氧化处理对40Cr钢耐蚀性能的影响

为了进一步提高离子氮碳共渗后40Cr钢的耐蚀性能,对离子氮碳共渗后的试样进行了后氧化处理.氧化处理分别采用不同氧化气氛的炉内氧化处理和盐浴氧化、高温发黑、水蒸汽氧化等.试样的耐蚀性能分别采用极化曲线和盐雾腐蚀试验法测定.试验结果表明,用w(H2):W(02)=4:1的混合气体进行炉内氧化处理的试样耐蚀性能最好.     

40Cr钢表面纳米化对气体渗氮行为的影响

采用超音速微粒轰击技术对40Cr钢经调质处理后进行单面表面纳米化,使其表面形成晶粒尺寸约10nm的纳米晶层,然后对试样进行不同温度和时间的低温气体渗氮。利用金相法,硬度法和X射线衍射法对试样两面的渗氮层进行分析对比。结果表明：纳米层表面形成氮化物的温度可降至300℃左右,而在450℃时,原始粗晶面气体渗氮才形成连续的氮化物层。主要原因是表面纳米化后大量的晶界为氮原子的扩散提供了通道,同时,晶界和晶内存在的缺陷也可降低氮化物形成的氮势门槛值。     

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。     

低合金40Cr钢在电解等离子体中渗氮对摩擦性能的影响

本文阐述了低合金40Cr钢在电解等离子体中渗氮对摩擦性能影响的研究结果。结果表明电解等离子体渗氮能明显提高40Cr钢样品的耐磨性。发现渗氮后的零件粘着磨损变为磨粒磨损。     

40Cr钢渗氮过程中碳原子的迁移

将正火４０Ｃｒ钢样在不同温度下进行不同时间的气体渗氮，对其横断面进行波谱分析，发现渗氮前沿附近自始至终存在着典型的贫碳区，其两侧为富碳区，透射电镜分析结果表明，碳原子的重新分布包括碳化物的回溶、碳的扩散及碳化物长大三个过程。     

2Cr13钢的表面气体渗氮处理

用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射(XRD)仪及显微硬度计对经气体渗氮处理的2Cr13钢试样进行了组织结构分析,并利用销-盘摩擦磨损试验机对渗氮的盘与未渗氮销摩擦副进行摩擦磨损试验.结果表明,520℃×20 h渗氮可使2Cr13马氏体不锈钢的渗氮层深度达到165 μm,处理后试样的显微硬度约为处理前的2.5倍.处理后试样的耐磨性能得到了较大的提高,渗氮盘试样的磨损表面未出现裂纹,而未渗氮销的磨损表面存在严重的裂纹.     

38CrMoAlA、40Cr钢经不同渗氮工艺处理后的性能研究

研究了38CrMoAlA和40Cr钢经气体渗氮、气体氮碳共渗、离子渗氮处理后渗氮层的组织、硬度、摩擦磨损和腐蚀性能。试验结果表明，38CrMoAlA钢渗氮层的硬度及在3．5％NaCl溶液中的耐蚀性能高于40Cr钢，但抗摩擦磨损性能不如40Cr钢。依气体渗氮、气体氮碳共渗到离子渗氮的顺序，渗氮层的抗磨损性能逐次提高，但抗腐蚀能力逐次降低。从钢的化学成分、渗氮层的硬度和韧性出发，对38CrMoAlA和40Cr钢渗氮层的性能差异进行了分析与总结。     

钢件经QPQ处理后的抗蚀性

通过中性盐雾试验探讨了氧化层、化合物层、扩散层和疏松层以及QPQ处理各工序和添加密封剂对抗蚀性的影响。结果表明,扩散层基本上不具备抗蚀性;氧化层的抗蚀性有限;渗氮层的抗蚀性远高于氧化层的抗蚀性;疏松层太厚会降低渗层抗蚀性,应尽量减少疏松层的厚度;渗氮层加氧化层形成的复合渗层具有相当高的抗蚀性。渗氮时间对抗蚀性的影响存在一个抗蚀性最佳的时间峰值,抛光和二次氧化会有效地提高抗蚀性,密封剂可以大幅度提高抗蚀性。     

气体氧-氮碳复合处理40Cr钢硬化层的组织及耐蚀性

对采用自主开发的气体氧-氮碳复合处理的40Cr钢与QPQ技术处理的40Cr钢的硬化层进行组织、硬度和耐蚀性对比。结果表明,经气体氧-氮碳复合处理的40Cr钢白亮层厚度为17~22 μm,后氧化层厚度为3~5 μm,硬度最高达到573.0 HV0.025,有效硬化层厚度达到370 μm。由自腐蚀电位和自腐蚀电流密度测量可知,气体氧-氮碳复合处理的40Cr钢与QPQ处理的几乎具有一样的耐蚀性。     

气体渗氮35CrMo钢的耐蚀行为

用氨气作为渗剂,对35 CrMo钢进行不同时间的气体渗氮处理。借助光学显微镜和显微硬度计分别进行了渗氮层的微观组织观察和硬度测试,利用M398电化学综合测试系统测试了动电位极化曲线,并在高温高压反应釜中进行了CO2腐蚀行为的研究,利用SEM、EDS和XRD分析了腐蚀产物膜的结构和相组成。结果表明：35 CrMo钢经过气体渗氮后自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度下降;CO2高温高压模拟实验条件下,渗氮后平均腐蚀速度降低,腐蚀产物膜由致密、完整的晶体状FeCO3构成,有效降低35 CrMo钢的腐蚀速率。     

Cr12钢的稀土诱导离子渗氮工艺

对Cr12钢进行了稀土诱导离子溅射渗氮试验,利用显微硬度计测量了试样表面渗氮层的硬度与层深,结合XRD衍射仪分析了复合渗氮层的相组成,最后用摩擦试验机检测试样表面的摩擦磨损特性。结果表明,稀土能够影响Cr12钢离子溅射渗氮效果,且其效果随两者距离的增加而急剧下降。当稀土与Cr12钢试样距离小于25 mm时,试样表面硬度相对普通离子渗氮工艺明显减小,表面摩擦因数及磨损率略差,但其渗氮层深度却明显增加;当两者距离超过25 mm时,稀土诱导效果明显减弱,试样表面的硬度及摩擦因数与普通离子渗氮工艺基本相同,但磨损率明显增大。分析表明,稀土元素能增大试样表面氮离子的吸附能力且为其渗入提供路径优势,当两者距离过大时稀土离子吸附性减弱,诱导效果消失,同时也使试样表面产生晶格缺陷,降低了其表面抗磨损的能力。     

盐浴氮碳共渗40Cr钢凸轮轴双联齿轮的变形控制

对40Cr钢凸轮轴双联齿轮加工工序、预先热处理工艺和检测结果进行分析,找到了造成齿轮内孔盐浴氮碳共渗畸变的主要因素.通过调整加工工序和预先热处理工艺,提高了齿轮心部强度,机加工应力得到了有效消除,从而使凸轮轴齿轮盐浴氮碳共渗畸变得到有效控制.     

热处理工艺对5Cr钢力学性能和耐蚀性能的影响

利用光学显微镜、拉伸及冲击试验机等仪器研究了不同热处理工艺对5Cr钢组织和力学性能的影响,利用高温高压反应釜模拟腐蚀过程,并结合电化学测试对比分析了热轧态和调质态钢的耐腐蚀性能。结果表明:5Cr钢经淬火+回火处理后,组织中碳化物弥散析出,具有较高的强度和良好的塑、韧性。热轧态钢的腐蚀速率为0.188 mm/a,调质态钢为0.158 mm/a。调质态钢中作为阴极的碳化物(Fe₃C)少且均匀弥散分布,组织自腐蚀电位较高,腐蚀电流密度较低,电偶腐蚀程度较浅,耐腐蚀性能较好。     

201不锈钢离子渗氮和离子镀TiN复合强化层的耐蚀性

对201不锈钢进行离子渗氮+离子镀TiN复合强化处理.并对复合强化层进行物相分析、截面形貌观察、硬度检测以及电化学腐蚀性能测试.结果表明:复合强化层的外层为厚度1.2μm的致密TiN层,中间为厚度约20μm的渗氮层,向内为基体.复合涂层物相主要为:TiN、Ti、CrN、Ni3N、Fe3N、Fe7C3.TiN复合涂层在3.5％的NaCl溶液中耐蚀性与201不锈钢基体相当,在1 mol/L的NaOH溶液中的耐蚀性比201基体提高了7倍,在1 mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性比201基体提高了14倍.     

40Cr钢表面激光合金化及其在螺杆强化中的应用

在40Cr钢表面进行Co/W合金、超细WC(2～3 μm)两种材料激光合金化的试验,检验了合金化层的组织和性能,通过与气体渗氮层的比较,表明激光合金化可以得到晶粒细化,稀释率低,与基体结合牢固的表面强化层.合金层的显微硬度、耐磨损等性能比气体渗氮有不同程度的提高.40Cr钢的注塑机螺杆经激光合金化强化后使用寿命比气体渗氮提高了两倍,显示了良好的应用前景.