渗氮温度对42CrMo钢零件表面后氧化渗层的影响

采用硬度测试、显微组织观察、脆性等级和疏松等级评价等方法研究了渗氮温度对42CrMo钢零件渗氮后氧化渗层性能的影响.结果表明:在渗氮后氧化处理过程中,渗层的表面硬度随着渗氮温度的升高出现先增后降的趋势;渗层深度和疏松等级随渗氮温度的升高而增加,但脆性等级变化不大.当渗氮温度为560℃时,42CrMo钢零件可获得表面硬度...     

直流电场对42CrMo钢盐浴渗氮催渗与改性作用

以42CrMo钢为材料,对比研究了传统和直流电场催渗盐浴渗氮技术。利用光学显微镜、显微硬度计和X射线衍射仪对渗层的显微组织、渗层厚度、硬度及物相进行了测试和分析。研究结果表明:直流电场可以显著提高盐浴渗氮速度,降低渗氮温度或缩短渗氮时间;在外加电压7.5 V直流电场条件下,保温时间为80 min时,处理温度530℃获得的化合物层厚度与同样时间常规盐浴渗氮560℃时获得的层深相近,约为6.7μm,处理温度为560℃时化合物层厚度提高到12.1μm。虽然直流电场不改变42CrMo钢盐浴渗氮层的主要物相,均由ε-Fe_3N相、γ'-Fe_4N相和Cr N相构成,但直流电场盐浴渗氮后渗层中硬度较高的γ'-Fe_4N相的相对含量更高。因此,直流电场盐浴渗氮处理后的42CrMo钢的截面显微硬度大幅度的提高,经过575℃×80 min,7.5 V盐浴渗氮后的试样截面显微硬度达到1100 HV0.01,是基体硬度的3倍。同时,施加电场盐浴渗氮使42CrMo钢耐蚀性比常规盐浴渗氮进一步提高。     

金相法与硬度法测量离子渗氮层深度差异性研究

用金相法与硬度法对不同调质硬度的42CrMo、38CrMoAl钢试样离子渗氮层厚度进行测量和比较.试验结果表明,42CrMo和38CrMoAl钢的调质硬度对硬度法测层深有较大影响,对金相法则影响不大,使二者得到的结果不能很好的统一.当调质硬度低于29 HRC时,硬度法测得的渗氮层厚度大于金相法测得的渗氮层厚度;当调质硬度升高到29～31 HRC时,两种测试手段得到的结果基本一致;当试样调质硬度高于32 HRC时,金相法测得的结果大于硬度法测得的结果.调质硬度越高,二者之间的差别越大.当两种测试手段存在差别时,渗氮层越厚,二者测得的结果差值也越大.     

42CrMo4钢硼氮离子复合渗与离子渗氮对比研究

目的 为了进一步提高42CrMo4钢离子渗氮层的硬度,研发硼氮离子复合渗创新技术,并与离子渗氮层特性进行对比研究.方法 在520℃、6 h的相同工艺条件下,对42CrMo4钢分别进行硼氮离子复合渗和离子渗氮处理.利用光学显微镜、XRD、显微硬度计、摩擦磨损测试机和电化学工作站对截面显微组织、物相、截面硬度、耐磨性和耐蚀...     

42CrMo钢离子渗氮+后氧化复合处理研究

在脉冲等离子渗氮炉中42CrMo钢进行离子渗氮和后氧化复合处理,离子氧化介质为普通空气。采用金相显微镜、X射线衍射仪、电化学性能分析测试仪对复合渗层的显微组织、物相及耐腐蚀性进行了测试和分析。研究结果表明,复合渗层硬度较单一离子渗氮得到的有不同程度的提高,最大硬度达到760 HV0.05;42CrMo钢离子渗氮后进行氧化处理可在氮化层上形成一层1~2μm厚的氧化层,该氧化层由Fe2O3和Fe3O4组成;后氧化显著提高42CrMo钢的耐蚀性,其中400℃×60 min后氧化获得最佳耐蚀性。     

瓦楞辊的表面强化工艺

研究了经渗氮、碳氮共渗后高频淬火处理后42CrMo及45钢瓦楞辊试样的表面组织和力学性能。结果表明,两种试样经渗氮加高频淬火处理后表层主要为氮化物和回火马氏体组织;碳氮共渗加高频淬火处理后试样表层组织主要为回火马氏体和有少量氮化物。45钢和42CrMo钢试样经过处理表面硬度分别达到740和800 HV0.1,经高频淬火处理后,试样表面硬化层有较好的硬度梯度。     

合金钢与碳钢渗氮层的耐蚀性对比

在不同温度下对碳钢Q235和42CrMo钢进行气体渗氮,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪对比分析了Q235和42CrMo钢渗氮层的微观组织及相结构,并用电化学方法测试了样品的耐腐蚀性。经过渗氮处理后的样品的耐腐蚀性都较原材有大幅提高,而相同温度渗氮后42CrMo钢的自腐蚀电位较Q235钢的低,42CrMo钢渗氮层电阻小于Q235钢,碳钢渗氮层的耐蚀性优于合金钢。采用热力学和第一性原理计算探讨了42CrMo钢的合金元素对渗氮层的抗腐蚀性的影响。结果表明合金元素Cr、Mo通过降低Fe-N化合物稳定性从而降低渗氮层的抗腐蚀性。     

42CrMo钢表面纳米化对离子渗氮的影响

用表面机械研磨处理(SMAT)对42CrMo钢进行表面纳米化处理.对SMAT处理前后的样品进行离子氮化处理.通过扫描电镜、金相显微镜、X射线衍射和显微硬度计对渗氮处理后样品的结构和性能进行了表征.结果表明:在相同的氮化条件下,特别在低温下,经SMAT处理后的42CrMo钢可以得到化合物层更厚、硬度更高的氮化层.     

离子氮铝共渗方法及对42CrMo钢组织性能的影响

目的 研发离子氮铝共渗试验方法,达到不影响42CrMo钢基体组织性能前提下,显著提高试样表面硬度和耐磨性效果。方法 采用电解法在42CrMo钢表面沉积氢氧化铝膜,再在520 ℃/4 h工艺下进行离子氮铝共渗处理,并在相同工艺参数条件与传统离子渗氮进行对比。用光学显微镜、维氏显微硬度计、摩擦磨损测试机、X射线衍射仪及SEM对截面显微组织、截面硬度、耐磨性及物相等进行了测试和分析。结果 获得了离子氮铝共渗试验方法,在520 ℃/4 h相同工艺参数下,离子氮铝共渗形成的化合物层和有效硬化层厚度比常规离子渗氮显著增加,其中,化合物层厚度由17.24 μm增加到52.13 μm,有效扩散层从175 μm增加到1 050 μm,相当于等离子处理效率提升6倍;同时,渗层形成了AlN及FexAl强化相,大幅度提高了渗层的硬度及耐磨性能。表面硬度由750HV0.025提高到1 250HV0.025,摩擦因数由常规离子渗氮0.52下降到0.29,磨损率由常规离子渗氮3.22×10^?5 g/(m.N)下降到1.21×10^?5 g/(m.N),磨痕明显减轻。结论 采用电解硝酸铝生成氢氧化铝沉淀附着在工件表面作为预处理,获得了离子氮铝共渗试验方法,与常规离子渗氮相比,离子氮铝共渗形成了多层次渗层结构,大幅度提高常规离子处理效率、表面硬度及耐磨性。     

42CrMo钢离子氮化研究

选用42CrMo钢为实验材料,分别进行普通离子渗氮处理、活性屏离子渗氮处理及预氧化+离子渗氮处理。利用金相显微镜观察离子渗氮层的显微组织;利用XRD分析离子渗氮层中的各种物相;在试验结果的基础上,分析不同的离子渗氮方式及不同的渗氮工艺参数对渗层组织和性能的影响。结果表明:42CrMo钢经离子渗氮处理后由表及里形成明显的白亮层和扩散层;渗层由Fe2-3N和Fe4N组成;离子渗氮后试样的表面硬度得到明显提高;在不同的离子渗氮方式下,渗氮工艺参数对化合物层厚度及扩散层厚度的影响规律存在一定的差异。活性屏对离子渗氮起到一定的促进作用,低温时尤为显著。离子渗氮前进行预氧化处理,可以加速渗氮过程的进行,其中在300℃下预氧化30 min效果最佳。     

Wear and corrosion behavior of CrCN/CrN coatings deposited by cathodic arc evaporation on nitrided 42CrMo4 steel substrates

In the paper, the results of wear and corrosion tests of the CrCN/CrN multilayer coatings, formed by cathodic arc evaporation on 42CrMo4 (AISI 4140) steel substrates are presented. The substrates were subjected to thermo-chemical treatment–nitriding with various nitriding potential. The results of nitriding were determined by XRD and the hardness profile in the samples cross-section. The morphology of thin coatings was examined with SEM. A Vickers FV-700 and Fisherscope HM2000 hardness testers enabled to investigate hardness of steel substrates and CrCN/CrN coatings respectively. A pin-on-disc wear tests were used to determine the hardness and tribological parameters of the coatings: the coefficient of the friction and wear rate. The scratch test and Rockwell test were applied to assess the adhesion of the coatings to the substrates. The corrosion properties of coating–steel substrate systems were investigated using potentiodynamic polarisation tests. Corrosion potential, corrosion current density and polarization resistance were determined. It was found that that the nitriding of steel substrates improves properties of the coating–substrate system. The nitriding 42CrMo4 steel substrate with low nitriding potential enable to obtain substrates without surface “white layer” what favours good adhesion of the coating to the substrate. The CrCN/CrN multilayer coating–steel substrate systems show good mechanical and tribological properties and corrosion resistance.     

预氧化+稀土铈对42CrMo钢离子渗氮的影响

针对离子渗氮渗层浅及生产周期长等技术难题,采用预氧化与稀土复合催渗对工程常用结构钢42CrMo进行了离子渗氮。利用显微硬度计、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等对渗氮速率、渗氮层组织、表面形貌等进行了系统的研究。结果表明,经400 ℃×1 h氧化+0.6 cm²/kg(铈表面积/装炉量)稀土的复合催渗工艺具有最佳催渗效果;与无催渗试样相比,优化后的复合催渗不仅提高了渗氮效率,同时减少了脉状氮化物,且降低了渗氮层的硬度梯度。     

Microstructure of a nitrided steel previously decarburized

In this study the effects of a surface-controlled decarburization on the structure of a nitrided steel are analyzed. Samples of a quenched and tempered 42CrMo4 steel were decarburized by heating in air at different depths and submitted to gaseous nitriding. After decarburization and nitriding, the microstructure of surface layers was investigated by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The nitrogen and carbon profiles in the diffusion layers were determined by SEM equipped with a wavelength dispersive spectrometer (EPMA-WDS) and by glow discharge optical spectrometry (GDOS). The effect of nitriding was determined by microhardness measurements. Our results indicate that a previous decarburization only slightly affects the surface hardness, but reduces the conventional nitriding depth. The decarburization also favors the nitrogen take-up and produces increased nitrogen concentrations in the compound layer and in the narrow zone beneath it.     

Heat Treatment Properties of 42CrMo Steel for Bearing Ring of Varisized Shield Tunneling Machine

The heat treatment properties of 42 CrMo steel for bearing ring of varisized shield tunneling machine were investigated by optical microscope(OM), scanning electron microscope(SEM), transmission electron microscope(TEM),and impact tests. The addition of 0.03 wt% C into 42 CrMo steel can increase the hardness. But it reduces the impact energy by 46 J because of the appearance of coarser carbides in the matrix and the carbides along the austenite grain boundary.The addition of 0.40 wt% Mn into 42 CrMo steel can improve hardenability. However, the toughness of steel is also reduced by 26 J mainly because of the coarsening of carbides and the strengthening of matrix. Both hardenability and toughness of 42 CrMo steel can be improved by adding 1.49 wt% Ni and reducing 0.32 wt% Cr. The depth of hardening layer can be raised to 45 mm, and the impact energy at-20 °C is 120 J. Thus, it is concluded that a good combination of hardness, hardenability, and toughness of 42 CrMo steel can be achieved by alloying with adding some content of C and Ni.Detailed content of C and Ni should be on the requirements of heat treatment properties of steel for bearing ring of varisized shield tunneling machine.     

感应淬火对42CrMo钢曲轴连杆轴颈组织性能的影响

采用OM、SEM、X射线应力分析、力学性能测试等手段,分析了感应淬火处理对42CrMo钢曲轴连杆轴颈截面组织和残余应力的影响,探讨了不同淬火功率对淬硬层形貌、显微组织和力学性能的影响。结果表明,42CrMo钢曲轴连杆轴颈截面由淬硬层、过渡层和基体3部分组成,淬硬层组织为均匀细小的马氏体,过渡层组织为马氏体和回火索氏体的混合组织,基体组织为回火索氏体。经感应淬火处理,42CrMo钢曲轴连杆轴颈表面残余应力由拉应力变为压应力,随着感应淬火功率的增加,淬硬层深度增加,组织不断细化,当感应淬火功率为2500 W,组织最为均匀细小,表面硬度达到了751.3 HV0.1,耐磨性大幅提升;但是淬火功率过高会导致组织粗化,当感应淬火功率为2600 W时,组织有所粗化,硬度也有所降低。     

6.5 MW核电水泵内齿圈的离子渗氮工艺

为满足核电水泵齿轮箱的大功率、长寿命、高可靠、高精度等要求,在42CrMo钢中硬调质的基体上进行深层可控离子渗氮工艺试验。结果表明,采用氮、氢混合气氛三段离子渗氮,经过工艺优化,工艺总时间为70 h左右,可获得层深为1.05 mm、表面脆性1级、表面为γ′单相组织的渗氮层,渗氮层的残余压应力最大幅值达620 MPa。此工艺应用于模数为12 mm、直径为ø1400 mm的核电站用循环水泵齿轮箱内齿圈深层渗氮,并通过台架试验验证,取代进口产品在我国核电站服役多年。     

工件渗氮后的硬度与其调质硬度之间的关系

在生产实践中发现，一些中碳合金结构钢工件渗氮后的硬度与其调质硬度之间有一定的对应关系，也即调质硬度低，将导致渗氮后的硬度也偏低。从渗氮层组织结构的角度分析了42CrMo等合金结构钢渗氮硬度与调质硬度之间的关系。     

密封面激光表面淬火工艺的应用研究

研究了35CrMo钢密封面的激光表面淬火工艺、淬火层的组织及硬度分布，探讨了用激光表面淬火技术取代渗氮处理的可能性。结果表明，对工件形变要求严格的密封表面，采用激光表面淬火工艺进行强化处理是可行的。     

钒对Cr12Mo模具钢渗氮层及其摩擦学行为的影响

在Cr12Mo和Cr12MoV模具钢表面进行气体渗氮处理,对比分析了V对Cr12Mo模具钢渗氮层显微结构及其摩擦学行为的影响。结果表明,气体渗氮后两种模具钢的表面均制备出深度约120 μm的渗氮层,由表及里依次为渗氮层、扩散层和基体;V提高了模具钢的耐磨性,Cr12MoV表现出较好的耐磨效果;相比V对模具钢基体和扩散层硬度的提升而言,V对渗氮层最大硬度值附近区域的硬度提升幅度更为明显;V对两种模具钢渗氮层耐磨性的影响并不明显,但V的主要贡献在于促进了渗氮时N的有效渗入,大大提高了渗氮层与扩散层间的界面结合力,避免了渗氮层与扩散层间的开裂,促使磨损机制由疲劳磨损转变为黏着磨损,进一步提高了渗氮层的服役寿命。