临界氮势曲线的计算机预测

已开发的数学模型能描述气体渗氮和离子渗氮工艺,考虑到了氮在铁素体中的扩散,合金氮化物在扩散区内的沉淀析出,和γ-Fe_4N氮化铁层在零件表面萌生,这三个过程同时发生。对于前两种渗氮,用此模型能计划出工艺用钢(En40B和En19)生成化合物层的临界氮势曲线,并且能阐明温度和合金元素的有效影响。对检测的两种钢,预测的曲线与实验数据相符合。     

40Cr钢富氮层快速离子渗氮技术的探索

用活性屏离子渗氮(ASPN)技术对40Cr钢进行快速离子渗氮技术的研究.本项研究是利用氮在奥氏体与铁素体中分别具有不同的溶解度和扩散速度的特性,采用了在共析温度以上短时间溶氮和在共析温度以下长时间扩散渗氮的两种不同的渗氮机制,进行交替渗氮处理.试验结果表明,采用这种新的渗氮工艺不仅可以显著提高渗氮处理中氮在钢中的内扩散速度,而且渗氮层具有较高的硬度.这种快速渗氮工艺可以用"吸收-扩散"渗氮模型进行解释.     

渗氮工艺基本原理、特点及优缺点

正渗氮工艺为向钢件表面渗入活性氮原子形成富氮硬化层的化学热处理工艺,分为液体渗氮、气体渗氮和离子渗氮,按用途可分为强化渗氮和抗蚀渗氮。原理:在400℃以上,氨分子在钢表面分解出活性氮原子(2NH_3=3H_2+2[N]),氮原子被钢表面吸收,溶入固溶体,与铁和合金元素形成化合物,氮原子并向心部扩散,形成一定厚度的渗氮层。     

32Cr3MoVE钢的气体渗氮工艺

为提高32Cr3MoVE钢工件的硬度和耐磨性,对其渗氮工艺进行了研究。结果表明:渗氮过程中采取较低的渗氮温度及较低的氮势,可以有效控制白亮层深度及避免产生粗大的合金氮化物,但渗氮速度较慢;通过氮势门槛值控制的渗氮方法,在渗氮前期可以适当提高氮势,随着渗氮时间的增加,逐步多段地降低氮势,使实际氮势始终维持在氮势门槛值的附近,此方法在保证渗氮速度的同时,能有效控制32Cr3MoVE钢渗氮后的白亮层深度及抑制脆性相的生成;最后通过工艺试验加以验证,得出适合32Cr3MoVE钢的氮势门槛值控制的气体渗氮热处理工艺。     

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。     

温变形对25CrNi13MoAl钢渗氮的影响

用显微硬度计、扫描电镜、透射电镜、Ｘ射线衍射仪等手段，研究了温变形对２５ＣｒＮｉ３ＭｏＡｌ钢渗氮的影响。试验表明，温变形能促进渗氮过程中氮原子的扩散，从而加快渗氮速度，使渗氮层增厚。     

温变形对25CrNi3MoAl钢渗氮的影响

用显微硬度计、扫描电镜、透射电钻、Ｘ射线衍射仪等手段，研究了温变形对２５ＣｒＮｉ３ＭｏＡｌ钢渗氮的影响．试验表明：温变形能促进渗氮过程中氮原子的扩散，从而加快渗氮速度，使渗氮层增厚．     

SDAH13钢离子渗氮时氮的扩散激活能

研究新型热作模具钢SDAH13钢离子渗氮时氮的扩散激活能。对SDAH13钢在不同温度不同时间条件下进行离子氮化处理,通过渗层深度计算了SDAH13钢离子渗氮时氮的扩散激活能,并比较了铝对SDAH13钢离子渗氮和氮的扩散激活能的影响。结果表明:在相同条件下,含铝SDAH13钢渗氮层深度较薄,且氮在含铝SDAH13钢中的扩散激活能为164.0433 kJ/mol,比不含铝SDAH13钢高5 kJ/mol。     

31CrMoV9钢深层渗氮工艺研究

对31CrMoV9钢在500~520℃氮势分段可控渗氮工艺进行了研究。结果表明:31CrMoV9钢在520℃深层渗氮,强渗期高氮势,扩散期低氮势的渗氮工艺,获得深硬化层,渗氮时间较短,表面硬度高,表面脆性Ⅰ级;在500℃~510℃渗氮,强渗8 h,氮势K_n=5.0~6.5,扩散4 h,K_n=1.5~2.5,渗氮后,渗氮层表面硬度800~860 HV,硬化层深度0.19~0.22 mm,表面脆性Ⅰ级;在515~520℃渗氮,强渗8 h,K_n=5.0~6.5,扩散4 h,K_n=1.5~2.5,渗氮后,渗氮层表面硬度710~800 HV,硬化层深度0.24~0.28 mm,表面脆性Ⅰ级。     

30Cr2MoV钢渗氮行为研究

将新型渗氮钢30Cr2MoV和传统38CrMoAl钢在不同温度下进行不同时间的气体渗氮,利用公式ξn=K0·e-Q/RTτ计算了氮在两种材料中扩散的激活能,并讨论了30Cr2MoV钢具有较强渗氮能力的原因.     

微碳铬铁渗氮的动力学研究

氮能提高某些钢种的耐磨性和抗疲劳性,在不锈钢中氮还可代替镍,而氮化铬铁合金中的氮是含氮钢冶炼中主要氮源之一。本课题对固态微碳铬铁合金在高温电阻炉中气体（氨气和氮气）渗氮的动力学进行了研究。通过改变各种渗氮条件,可以发现合金氢化时的温度对铬铁合金氮化速率及氮含量有很大影响;并且随着合金颗粒度减小,渗氮速率加快;在相同条件下氨气的渗氮效果要远远好于氮气。研究结果为最终获得好的渗氮效果提供了数据和方法。     

42CrMo钢工件气体渗氮工艺改进

研究了42CrMo钢工件的基体硬度、化学成分及其偏析和渗氮工艺对渗氮层表面硬度和深度的影响.结果表明,42CrMo钢工件的渗氮温度以530℃为宜,提高基体硬度,控制原材料中影响渗氮质量的合金元素含量,均有利于提高42CrMo钢工件渗氮层的表面硬度,获得较为合理的白亮层和扩散层.     

38CrMoAl钢循环等离子氮碳氧硫共渗工艺的研究

对38CrMoA l钢进行了常规等离子渗氮、循环等离子渗氮以及循环等离子氮碳氧硫共渗处理,研究这几种工艺对表面硬度、渗层组织、硬度梯度的影响。结果表明：循环等离子氮碳氧硫共渗有利于形成共渗元素进一步扩散的通道,加速共渗元素的渗入;综合表面硬度和渗层厚度,循环等离子氮碳氧硫共渗工艺明显优于常规等离子渗氮和循环等离子渗氮。     

快速深层渗氮工艺的设计

介绍了快速深层渗氮工艺的设计原理。它由周期性的渗氮和时效组成［１］。通过时效,在ε相和扩散层中形成多种通道,从而强化内扩散过程,还可降低表面氮活度,强化表面对氮的吸收,增强相界面反应,从而达到快速渗氮的目的。生产应用表明,对２５Ｃｒ２ＭｏＶＡ钢离子渗氮３０ｈ,渗氮层深达（０．７５～１．２０）ｍｍ,说明工艺设计思想正确［２］。     

两段式气体渗氮对35CrMo钢疲劳和腐蚀性能的影响

用新研制出的两段式气体渗氮新工艺对35CrMo钢进行渗氮处理,并在一段渗氮结束后采用空冷和水冷两种冷却方式;最后对处理后35CrMo钢的组织及性能进行了分析测试。组织硬度分析表明,两种冷却方式的氮化处理均能使35CrMo钢表面获得约400μm的硬质氮化层。旋转弯曲疲劳测试表明:35CrMo钢经本次渗氮工艺处理后,其旋转弯曲疲劳周次比原材提升了将近30倍;盐雾腐蚀试验表明:35CrMo钢经本次渗氮工艺处理后,其抗腐蚀时间比原材提升了上百倍;两种渗氮处理工艺均使得35CrMo钢的疲劳性能和腐蚀性能得到大幅度提高。同时,水冷组渗氮工艺对优化35CrMo钢的腐蚀和疲劳性能比空冷组更为明显。     

高速钢刀具可控渗氮

测定了Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２高速钢的临界氮势ｒｃ和传质因子,提出了按氮势门槛值控制的可控渗氮工艺及按最优扩散条件可控渗氮曲线控制的可控渗氮工艺。成功地抑制了高速钢Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２渗氮层的脆性。试验表明Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２高速钢车刀经过可控渗氮处理切削能力大幅度提高,加工中硬度、高韧度材料时,寿命提高几十倍,并能顺利切削硬度高达３７～３９ＨＲＣ的１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢。     

钢铁氮碳共渗化合物层的形貌、成分和残余应力

1、前言钢和铁渗氮所形成的渗层,一般区分为接近表面的化合物层和在化合物层下的扩散层(见图1[1])。传统的气体渗氮工艺,于765～815K 在氨气中渗氮20～80h,一般适用于提高零件的抗疲劳性,疲劳性能的改进归因于渗氮时扩散层形成残余宏观和微观应力[2、3]。最近,已经发展了几种渗氮工艺,特别是扩大了形成具有良好耐磨性和抗腐蚀性的化合物层,而仍能有效地改进其疲劳寿命[4]。在不仅向试件提供氮而且也提供碳的情况下,这种热处理工艺称作(铁素体)氮碳共渗(835～855K,2～8h)。对于化合物层的显微组织和相应的耐磨性及抗腐蚀性还远未认识清楚。因此,考虑到近     

W6Mo5Cr4V2钢和H13钢的氧氮共渗组织与工艺

用滴尿素溶液的方法对W6Mo5Cr4V2钢进行氧氮共渗处理和在氨气与水蒸气环境中对H13钢进行氧氮共渗处理。利用SEM、XRD、显微硬度计和数码相机等研究氧氮共渗层的微观组织、结构及表面形貌。结果表明:两种氧氮共渗工艺均可在两种钢表面形成光滑、稳定、无裂纹的渗层。H13钢氧氮共渗工艺能得到共渗组织为Fe3O4和Fe3N的化合物层,且渗层厚,硬度梯度平缓,渗氮效果好。     

高速钢刀具可控渗氮

测定了Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２高速钢的临界氮热ｒｃ和传质因子,提出了按氮热门槛值控制的可控渗氮工艺及按是优扩散条件可控氮曲线控制的可控渗氮工艺。成功地抑制了高速钢２６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２渗氮层的脆性。     

气体渗氮扩散渗透动力学的电子计算机模型设计

气体渗氮是一种在零件表面形成多相扩散层的处理金属与合金的化学热处理方法。扩散层厚度与相成分决定于工艺过程的技术规范。一般情况下,这种工艺的温度并非恒定,气氛成分也有变化。在非稳定规范条件下,预测多相系统扩散渗透动力学是复杂的。因为这种系统为非线性,难以描述和进行数字运算。本文提供的渗氮过程模型,可使基本工艺参数(气氛成分、压力与温度)同决定渗氮层组织,相成分及厚度的扩散层内氮浓度分布相联系。模型以对渗氮过程各阶段的物理化学描述为基础。