氩弧重熔Q235钢B-C-N共渗层的组织结构及耐磨性

采用粉末包埋法对Q235钢进行B-C-N共渗,并对共渗层进行氩弧重熔。观察共渗层和熔覆层的显微组织并进行结构分析,测试共渗层及熔覆层的显微硬度和耐磨性。结果表明：共渗层的显微组织由FeB、Fe₂B、Fe₃B、Fe₂N、Fe₈N和Fe₃C相组成,氩弧重熔层形成了新相Fe₂₃(B, C)₆和Fe₃N等;共渗层显微硬度最高值为1198.4 HV0.1,重熔层的最高硬度值为1192.8 HV0.1,但硬度梯度变化平缓;共渗层、氩弧重熔层相对基体的耐磨粒磨损性能分别为2.77、3.76倍;共渗层、氩弧重熔层相对基体的耐粘着磨损性能分别为1.95、3.23倍,摩擦因数分别为0.502、0.462,较基体均有所下降。     

表面改性技术对38CrMoAl钢组织与性能的影响

对38CrMoAl钢进行碳氮共渗、氮碳共渗和脉冲真空渗氮处理,研究了表面改性后钢.的显微组织、表面相结构、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能.结果表明,碳氮共渗试样表面组织为回火马氏体;氮碳共渗试样表面组织为Fe24N10化合物;脉冲真空渗氮试样表面组织为Fe2_3N化合物.脉冲真空渗氮试样的表面硬度最高(1026 HV),磨损...     

离子渗氮温度对Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢渗层组织和性能的影响

采用离子渗氮工艺对一种Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢进行表面改性处理。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)和维氏硬度计对不同离子渗氮温度下渗层的组织和性能进行了研究。结果表明,Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢经430~520 ℃离子渗氮处理10 h后,试样表面均形成一层厚度均匀的渗氮层,表面硬度显著增大。随着离子渗氮温度的升高,渗层厚度增大,520 ℃渗氮时渗层厚度达到78 μm。当渗氮温度为430 ℃时,渗层表面主要由γ_N+CrN+γ′-Fe₄N相组成;当渗氮温度升高至520 ℃时,渗层表面主要由γ′-Fe₄N+CrN+ε-Fe_2-3N相组成。在3种渗氮温度下,渗层中均有CrN析出,导致渗层耐蚀性低于基体组织。     

可控离子渗入对新型热作模具钢高温耐磨性能的影响

借助高温摩擦磨损试验机、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计等研究了可控离子渗入(PIP)对新型热作模具钢显微组织及高温耐磨性的影响。结果表明,采用可控离子渗入技术处理后的新型热作模具钢试样表面形成了40 μm厚的致密且均匀的渗层。最外层的Fe₃O₄相能降低试样表面的摩擦因数,次表层的Fe_2-3N和Fe₄N能显著提高基体硬度。磨损温度低于 600 ℃ 时,Fe_2-3N和Fe₄N相稳定存在;磨损温度高于800 ℃时,Fe_2-3N和Fe₄N相转变为α-Fe相,形成含氮马氏体组织,提高了材料的抗高温磨损性能。     

马氏体不锈钢不同渗氮方法对比试验

采用离子渗氮、液体渗氮及气体渗氮对耐蚀耐热马氏体型热稳定不锈钢1Cr12Ni2WMoVNb进行表面改性,研究了不同渗氮方法下不锈钢的硬度、组织形貌、物相变化及脆性,并对3种渗氮方法下不锈钢的耐蚀性及耐高温磨损性能进行了比较。结果表明:3种渗氮方法均可大幅度提高不锈钢的表面硬度,且不同渗氮处理后不锈钢的渗层组织结构大致相同,但表面物相有所差异,离子渗氮后的表面物相主要为Fe₄N及少量CrN相,液体渗氮后为Fe₃O₄及ε相,气体渗氮后为Fe₃O₄、Fe₄N及少量ε相;3种渗氮方法均可提高不锈钢的耐磨损性能,特别是在500~600 ℃下的高温耐磨性得到了大幅提升,但不锈钢渗氮后的耐蚀性均有所降低。     

QPQ技术中渗氮时间对合金铸铁组织及摩擦性能的影响

采用OM、SEM、硬度测试、摩擦磨损试验等方法研究了QPQ技术中渗氮时间对合金铸铁组织与摩擦性能的影响。结果表明,QPQ处理后,合金铸铁表面形成的渗层物相主要由Fe_2-3N、Fe₂O₃和FeO组成。渗层厚度的平方与渗氮时间存在线性关系,在580 ℃渗氮盐浴条件下,氮元素在合金铸铁中的扩散激活能为70.07 kJ/mol。在90~150 min渗氮时间内,随着渗氮时间延长,渗层的表面硬度值由522 HV0.05降低至441 HV0.05,当渗氮时间延长至180 min,表面硬度值回升至455 HV0.05。与未处理试样相比,QPQ处理的试样具有更小的摩擦因数,并且QPQ处理后试样表面的犁沟显著变浅,表面的金属剥落也得到明显改善,且随着渗氮时间的增加,渗层厚度增加且稳定材料。经180 min渗氮处理的QPQ试样具有最优综合性能,表面硬度值为455 HV0.05,摩擦因数为0.32。     

304 不锈钢低温离子渗氮及氮碳共渗处理

目的研究304不锈钢离子渗氮层和氮碳共渗层的组织、硬度及耐磨、耐蚀性能,并考察渗层的磨损机理。方法利用离子渗氮及氮碳共渗工艺在304不锈钢表面获得硬化层,利用XRD,OM及共聚焦显微镜、显微硬度仪、电化学测试仪,分析处理前后渗层的组织、相结构及渗层的硬度及耐磨耐蚀性能。结果 304不锈钢氮碳共渗和渗氮层主要为S相层,在相同工艺条件下,氮碳共渗工艺获得的渗层为γN+γC的复合渗层,且厚度大于单一渗氮层。渗氮层和氮碳共渗层硬度约为基体硬度的3.5倍。在干滑动摩擦条件下,氮碳共渗层比渗氮层具有更好的耐磨性能;渗氮层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟效应和断裂,氮碳共渗层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟和微切削。电化学测试表明,渗氮层和氮碳共渗层的耐蚀性能均优于基体。结论 304不锈钢在420℃进行离子渗氮和氮碳共渗处理后,硬度和耐磨性能可大幅提高,且氮碳共渗处理效果更佳。     

CrMoCu铸铁离子氮碳共渗/渗硫复合层的微观结构

利用SEM、TEM、EDS、X射线衍射及电子衍射等表面分析技术,研究了在CrMoCu合金铸铁表面制备的离子氮碳共渗/渗硫复合层的微观结构,探讨了氮碳共渗处理对渗硫层形成的影响规律。结果表明：氮碳共渗表面形成的微观粗糙为与硫接触反应提供了丰富界面及表面缺陷,同时氮碳共渗形成的ε相Fe3N的晶体结构类型与渗硫层的FeS的晶体结构相同,因此与在基体表面渗硫相比,有利于渗硫层的形成。     

离子铝氮复合渗对渗层组织性能的影响

为解决高温渗铝存在的基体组织粗化及离子渗氮效率低等问题,研发离子铝氮复合渗。以调质态42CrMo钢为材料,先采用电解硝酸铝法在工件表面沉积氢氧化铝膜,然后进行离子渗氮处理,在不影响基体组织性能的前提下,研发离子铝氮复合渗创新技术。采用SEM、光学显微镜、EDS、XRD、显微硬度计、电化学工作站、摩擦磨损测试机及三维轮廓仪等测试手段,对离子铝氮复合渗层进行测试分析。研究结果表明,离子铝氮复合渗处理后,试样表层高效形成多层次化合物渗层,在（520℃/4 h）工艺条件下,化合物层由17.24μm增加到51.23μm,提升约3倍;有效硬化层由175μm增加到1 050μm,提升约6倍。同时,化合物层中形成高硬度AlN及FexAl相;表面硬度由离子渗氮750 HV0.025提高到1 250 HV0.025;渗层耐蚀耐磨性比离子渗氮大幅度改善,腐蚀速率由5.42μm/a降低到1.23μm/a;摩擦因数由5.2降低到2.9,磨痕明显变窄变浅,表面未有明显磨损裂纹。首次采用沉积氢氧化铝膜作为预处理,成功研发高性能离子铝氮复合渗技术。     

大型轧机拉杆离子氮碳共渗+后氧化复合工艺

针对东南亚沿海地区使用的大型轧钢机拉杆(材料为42CrMo钢)易发生腐蚀磨损的问题,采用单热源脉冲离子渗氮炉对拉杆进行氮碳共渗+后氧化复合处理。通过对模拟试样的预氧化工艺、氮碳共渗工艺及后氧化工艺的研究,得到了满足产品要求的复合处理工艺：350℃×2 h预氧化;550℃×24 h氮碳共渗(炉压为260 Pa, NH₃∶CO₂=20∶1)和520℃×2 h氮氧共渗(炉压为300 Pa, NH₃∶O₂=6∶1),共渗完毕,关闭电源,同时以0.5 L/min向炉内通入空气,直至炉温降到300℃,打开炉盖,待试样冷至150℃左右,迅速在试样表面均匀涂上防锈油。在此复合工艺下,渗层深度达到0.39～0.41 mm,化合物层达到10～12μm,与同工艺无预氧化试样渗层及化合物层厚度相比均增加;经盐雾试验检测,试样在70 h后出现腐蚀斑,和只经氮碳共渗处理无后氧化处理相比,耐蚀性提高。     

渗硼处理对H13钢碳化铬覆层抗铝液侵蚀性能的影响

将未处理H13钢、热反应扩散(TRD)法渗铬试样及铬硼复合渗(TRD渗铬+TRD渗硼)试样浸入熔融铝液进行热浸铝试验。对渗铝试样截面进行显微观察及渗铝层定点成分分析。结果表明:相同热浸铝条件下,单一碳化铬覆层的浸铝层厚度与未处理H13钢相当,即单独渗铬并不能提升H13钢抗铝液侵蚀能力。而硼铬复合处理试样浸铝层厚度为单一碳化铬覆层的67%,渗硼处理的应用能够有效提高TRD碳化铬覆层抗铝液侵蚀能力。试样经热浸铝后渗铝层Fe-Al金属间化合物成分主要为Fe₂Al₅。     

42CrMo钢活塞杆表面氧氮复合渗层的显微组织和耐磨性能

采用气体氧氮复合处理对42CrMo钢活塞杆进行表面改性和耐磨性能研究,通过金相分析、显微硬度测试及干摩擦磨损试验等方法对比分析了不同表面工艺处理后的试样组织和性能。结果表明: 调质态42CrMo钢经8 h气体氧氮复合处理后表面形成了1~2 μm由Fe₃O₄组成的氧化层及ε-Fe_2-3N和γ′-Fe₄N组成的约18 μm厚的化合物层,有效渗层的总厚度约为340 μm。在相同干摩擦条件下,未处理的基材试样与镀铬处理试样的磨损机制为磨粒磨损并伴随轻微粘着磨损。气体氧氮复合处理后试样具有最低平均摩擦因数和磨损率,磨损机制为磨粒磨损,耐磨性能最优。     

3Cr13钢450℃不同气氛等离子体渗氮层表征

对3Cr13钢在450 ℃氨气和氨氮混合气氛中分别渗氮4、8和12 h后的渗氮层进行了对比。利用光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪、电化学工作站对渗氮层截面显微组织、显微硬度、相组成以及耐蚀性进行了表征。氨气渗氮层由化合物层和白亮层组成,而氨气和氮气混合气氛渗氮层中没有出现白亮层。氨气渗氮12 h后,渗氮层的表面硬度为1050.0 HV0.05;表面化合物层主要相为ε-Fe_2-3N,次要相为γ′-Fe₄N,出现了少量的CrN,白亮层相组成为γ′-Fe₄N;渗氮后极化曲线钝化区变宽,自腐蚀电流密度减小,耐蚀性提高。氨氮混合气氛渗氮12 h后,渗层的表面硬度为998.0 HV0.05;气氛中N浓度升高,渗氮8 h后CrN含量增加,次要相由氨气渗氮8 h的γ′-Fe₄N变为CrN;随着渗氮时间延长至12 h,渗层的自腐蚀电流密度降低,钝化区略有变宽,耐蚀性略有提高。     

离子渗氮温度对X80管线钢渗氮层在 3.5%NaCl溶液中耐蚀性能的影响

研究了X80管线钢在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明：经离子渗氮的样品,表面硬度显著提高,且随渗氮温度的升高而增加;渗氮层的耐蚀性明显优于基体材料,腐蚀电流密度降低一个数量级;腐蚀电位明显正移。当渗氮温度为450 ℃时,样品渗氮层由ε相和少量的γ '相构成,表面硬度约为810 HV,耐蚀性最好,腐蚀电流最小,约为0.56 μA/cm²,腐蚀电位最高,约为-214 mV。当渗氮温度为570 ℃时,样品渗氮层全部为γ '相,表面硬度约为930 HV,耐蚀性明显降低。离子渗氮温度显著影响X80钢表面渗氮层的相组成,引起表面硬度和耐蚀性不同。     

等离子熔覆添加和内生联合WC颗粒增强铁基涂层的组织和性能

采用等离子熔覆技术,以铸造碳化钨、钨铁粉、镍包石墨和铁基合金粉为原材料,在Q235钢基体上制备了外加和内生联合WC颗粒增强铁基复合涂层,通过扫描电镜和能谱分析、X射线衍射、硬度测试和磨料磨损试验对其微观组织、物相组成、硬度和耐磨性能进行了表征。结果表明,在优化的工艺参数下,可以获得与基体冶金结合良好的涂层,硬质相除外加的WC颗粒,还有内生的WC、W₂C、W₃C、Fe₃W₃C和Fe₂W₂C等;随着混合粉末中除外加WC之外的W含量增加,熔池中合金液密度增大,可以减弱外加WC颗粒下沉;当W含量达到15%时,外加WC颗粒均匀分布在涂层中,没有团聚现象发生,且在外加WC颗粒周围有细小的原位WC颗粒生成,涂层的显微硬度和耐磨损性能显著提高,涂层的平均硬度约为1300 HV0.2,耐磨性为Q235钢基体的10倍。     

离子渗氮38CrMoAl钢的腐蚀冲刷磨损行为

研究了３８ＣｒＭｏＡｌ钢调质与离子渗氮试样在海水和砂粒（尺寸１００～１０００μｍ）以不同速度（１４,２４,３６,５和７ｍ／ｓ）冲击作用的腐蚀冲刷磨损行为。研究结果表明,调质试样的平均磨损速率随冲刷速度的增加发生明显变化,腐蚀冲刷磨损严重;离子渗氮试样的平均磨损速率随冲刷速度变化很小,腐蚀冲刷磨损轻微。这表明坚硬的氮化物具有优良的抗腐蚀冲刷磨损能力     

含铝高硼高速钢显微组织的电镜表征

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、背散射电子衍射(EBSD)以及透射电镜(TEM)对含铝高硼高速钢热处理前后的组织及硼碳化物类型进行分析。结果表明,铸态含铝高硼高速钢组织为铁素体和网状硼碳化物,硼碳化物类型为Fe₂B型(富Cr),FeMo₂B₂型(富Mo)和Fe₃C(Cr-Mo)型;热处理后基体组织为马氏体,网状硼碳化合物破碎并球化。硼碳化物为Fe₂B型(富Cr),(Fe, Cr)₂₃C₆型(Cr-Mo)和FeMo₂B₂型(富Mo)。热处理后网状硼碳化物断裂是由于Fe₃C型(Cr-Mo)硼碳化物分解为(Fe, Cr)₂₃C₆型(Cr-Mo)和FeMo₂B₂型(富Mo)硼碳化物。TEM分析所得硼碳化物的晶体结构与EBSD鉴定得出的结论一致。