17-4PH不锈钢激光气体渗氮层显微组织与摩擦学性能

目的 提高17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的表面硬度及耐磨性。方法 采用光纤激光器对17-4PH不锈钢进行激光气体氮化,采用不同激光功率在其表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析渗氮层的显微组织和相组成;借助显微硬度仪测试渗氮层截面深度方向的硬度;采用多功能摩擦磨损试验机测试基体、渗氮层的摩擦学性能,并通过SEM分析磨痕形貌,揭示基体与渗氮层的磨损机制。结果 在渗氮前样品组织为回火马氏体,经激光渗氮后样品表面形成了由板条马氏体组成的熔化区和回火马氏体组成的热影响区构成的渗氮层。经渗氮后,样品的硬度均得到提高。在激光功率3 000 W下,渗氮层的表面硬度最高,达到了415HV0.2,约是基体硬度的1.2倍,渗氮层的硬度随着深度的增加呈下降趋势,在深度为2.6 mm处其硬度与基体一致。在回火马氏体向板条马氏体转变的相变强化,以及氮原子(以固溶方式进入基体)的固溶强化作用下,提高了渗氮层的硬度。经渗氮后,样品的摩擦因数均高于基体,但渗氮后其磨损量相较于基体有所减少,在激光功率3 000 W下,其磨损体积最小,相较于基体减少了62%。在激光功率2 500 W下马氏体转变不完全,在激光功率3 500 W下渗氮层出现了裂纹,都降低了渗氮层的硬度,其耐磨性也随之减小,且都略低于在3 000 W下。磨损机制由渗氮前的以黏着磨损为主,转变为渗氮后的以磨粒磨损为主。结论 在17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢表面进行激光渗氮后,其表面硬度和耐磨性均得到提高,在激光功率3 000 W下制备的渗氮层具有较高的表面硬度和优异的耐磨性。     

2Cr13不锈钢活性屏等离子体源渗氮层组织与耐蚀性能

目的 探讨活性屏等离子体源渗氮技术提高马氏体不锈钢硬度与耐蚀性能的可行性。方法 将2Cr13马氏体不锈钢进行350～550℃、6 h活性屏等离子体源渗氮处理,采用光学显微镜（OM）、电子探针显微分析仪（EPMA）和X射线衍射仪（XRD）分析渗氮层的组织、成分和相结构,使用显微硬度计测试渗氮层的显微硬度,利用电化学腐蚀试验解析评估渗氮层的耐蚀性能。结果 经活性屏等离子体源渗氮处理后,可在马氏体不锈钢表面形成厚度为2～45μm,N原子分数为20%～25%的渗氮层,其表面显微硬度达1050～1350HV0.25,是基体硬度的4～5倍。350℃时,渗氮层以ε-Fe_2-3N相为主,且含有少量αN相;450℃时,渗氮层由αN、ε-Fe_2-3N和γ’-Fe₄N相构成;渗氮温度升至550℃时,渗氮层由α-Fe、CrN和γ’-Fe4N相构成,αN、ε-Fe2-3N相消失。350、450℃时,渗氮层在3.5%NaCl溶液中的阳极极化曲线出现明显钝化区,而未渗氮的2Cr13不锈钢并未发现钝化区,自腐蚀电位E_corr由未渗...     

A4双相不锈钢离子渗氮工艺研究

研究了A4双相不锈钢的离子渗氮工艺.结果显示,渗氮温度和气氛氮势(即氮与氢之比)对渗氮层的深度有影响,而对硬度无明显影响.当渗氮温度为580℃,N2:H2=1:9时,渗氮层表面硬度可达1200～1300HV0.3,渗氮层深度为0.10 mm.     

离子渗氮AISI 420马氏体不锈钢耐蚀行为研究

采用不同温度对AISI 420马氏体不锈钢进行离子渗氮处理.借助光学显微镜和X射线衍射(XRD)技术分析了渗氮层的微观组织结构,利用显微硬度计测试了渗氮层的硬度分布,通过电化学极化曲线测试和盐雾腐蚀试验研究了离子渗氮AISI 420不锈钢在模拟工业环境中的腐蚀行为.结果表明:AISI 420不锈钢350℃低温离子渗氮层由ε-Fe3N和N过饱和固溶体αN相组成,其化学稳定性高,加之固溶Cr元素的联合作用,明显提高了AISI 420不锈钢基材的腐蚀抗力.AISI 420钢经450℃和550℃渗氮处理,渗氮层中的αN分解成了α相和CrN,造成基体贫Cr,降低了基材的耐蚀性能.马氏体不锈钢低温离子渗氮处理不仅可以提高表面硬度,而且可以获得良好的耐蚀性能.     

00Cr12Ni9Mo4Cu2Ti马氏体时效不锈钢离子渗氮组织和性能

对00Cr12Ni9Mo4Cu2Ti马氏体时效不锈钢进行了离子渗氮处理,研究了不同渗氮条件下所形成的渗氮层的相结构与性能。结果表明:经离子渗氮后的00Cr12Ni9Mo4Cu2Ti马氏体时效不锈钢的表面硬度、耐磨性都有明显的提高,表面硬度最高达到了1350HV0.05。当样品在400℃渗氮时,表层新相主要由α相组成;当渗氮温度上升至500℃时,表层新相主要由αN相、γ′-Fe4N相、ε相组成,并有大量的CrN相形成;当渗氮温度高于600℃时,ε相、CrN的含量继续增加,γ′-Fe4N相逐渐减少,αN相几乎完全分解。伴随着CrN相的生成,样品的耐磨性得到了提高,表面耐腐蚀性能有一定下降。实验还观察到该马氏体时效不锈钢渗氮层中有微裂纹产生,裂纹的形成与样品的残余内应力和氮化物相生成有关。     

低温离子硬化处理对AISI 420不锈钢组织与性能的影响

研究了低温离子渗氮、离子氮碳共渗和离子渗碳硬化处理对AISI 420马氏体不锈钢的显微组织、表面硬度、耐蚀性、耐磨性的影响。结果表明,离子渗氮、氮碳共渗和离子渗碳处理都可提高马氏体不锈钢的表面硬度;经不同工艺处理后的试样,除500 ℃×4 h渗氮工艺外,其他不锈钢试样表面的耐蚀性均未出现明显降低,当渗氮温度过高（500 ℃）时,由于CrN的析出使得渗氮层的耐蚀性显著下降;磨损试验的结果表明,离子渗碳处理后硬化层的耐磨性最佳。     

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。     

PH13-8Mo钢的离子渗氮工艺

对PH13-8Mo钢离子渗氮工艺参数进行了研究,其中包括渗氮温度、渗氮时间及渗氮件表面粗糙度。结果表明:随渗氮温度的升高、渗氮时间的延长、零件表面粗糙度的降低,PH13-8Mo钢渗氮层厚度增加;渗氮零件表面粗糙度对渗氮层脆性等级影响较大,渗氮零件表面粗糙度为6.3 μm时,其脆性等级达到III级;渗氮时间、渗氮温度及零件表面粗糙度对渗氮层硬度影响甚微。渗氮温度540 ℃,渗氮时间22 h,零件表面粗糙度0.8 μm时,PH13-8Mo钢可获得良好的渗氮层,渗氮层厚度可达197.5 μm,渗氮层硬度可达1083 HV0.2,脆性等级为II级。     

15—5PH不锈钢多元渗氮层的钝化处理

15-5PH马氏体不锈钢,经过多元渗氮形成α—Fe的饱和固溶体和氮化络合物,其表面硬度高达60HRC,耐磨性能大为提高,但耐腐蚀性不强。钝化处理就是通过化学过程在材料表面形成一层氧化膜,提高其耐环境腐蚀的能力。多元渗氮后15-5PH材料表面成分中的活性铬被氮化铬取代,给钝化处理带来困难。本文就15-5PH材料多元渗氮后钝化处理的工艺方法进行验证。     

15-5PH不锈钢多元渗氮层的钝化处理

15-5PH马氏体不锈钢,经过多元渗氮形成α-Fe的饱和固溶体和氮化络合物,其表面硬度高达60 HRC,耐磨性能大为提高,但耐腐蚀性不强.钝化处理就是通过化学过程在材料表面形成一层氧化膜,提高其耐环境腐蚀的能力.多元渗氮后15-5PH材料表面成分中的活性铬被氮化铬取代,给钝化处理带来困难.本文就15-5PH材料多元渗氮后钝化处理的工艺方法进行验证.     

Influence of initial heat treatment of 17-4 PH stainless steel on gas nitriding kinetics

Results of the investigation of nitrided layers on 17-4 PH type precipitation hardening stainless steel are presented in this paper. The layers have been produced in the process of gas nitriding in a partly dissociated ammonia at temperatures between 410 and 570 °C. Hydrogen chloride admixture to active atmosphere was used as a surface activator. Structure of the nitrided layers were examined using scanning and transmission electron microscopy, X-ray microanalysis (EDX and WDX), and X-ray diffraction. The influence of the initial steel heat treatment on the nitriding kinetics has been considered. 17-4 PH stainless steel was nitrided at various heat treatment conditions, i.e. after solution treatment or ageing at different temperatures. The influence of precipitation processes taking place during the heat treatment before nitriding on the diffusive process kinetics was proven. It was found that, that increasing of steel ageing temperature up to 600 °C before nitriding effects on an increasing of the nitriding kinetics.     

中温时效对17-4PH不锈钢液体氮化后组织性能的影响

目的研究低温盐浴氮化17-4PH不锈钢经中温时效处理后氮化层组织性能的变化情况。方法采用光学显微镜(OM)分析氮化层的厚度和显微组织,利用X射线衍射仪(XRD)检测渗氮层的相组成,利用显微硬度计测定渗层的硬度,利用冲刷腐蚀实验评价渗层的耐腐蚀性能。结果 17-4PH不锈钢氮化后在425~475℃时效保温处理,其渗层厚度随时效时间的延长而增加。时效处理使渗层中N原子的浓度发生改变,过饱和扩展奥氏体发生分解,析出与其结构同为面心立方结构的Fe4N、Fe2N和Cr N。时效温度的升高能加速扩展奥氏体的分解,促进Cr N析出及氧化物的生成。经过渗氮时效后,渗层深度可达27.4μm。根据热力学公式计算出N原子在时效过程中的扩散激活能为216.2 k J/mol,表面显微硬度在初期显著升高,达到了近1150HV0.1,随后逐渐降低。在475℃、50 d的时效条件下,冲刷腐蚀中的失重率达到最大值30.3 mg/(h·dm~2)。结论不锈钢氮化后在一定的温度和时间内时效处理会达到最大表面硬度,在随后的保温过程中硬度开始下降。时效处理后17-4PH不锈钢的耐冲刷腐蚀性能下降。     

渗扩时间比对AISI 316不锈钢渗氮层组织与性能的影响

采用真空两段渗氮工艺,在不同的强渗、扩散时间下对AISI 316不锈钢进行渗氮处理,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、显微硬度测试和摩擦磨损试验等分析了渗氮层的组织和性能。结果表明,经过12 h的真空渗氮后,AISI 316不锈钢表面形成了一层由γ′-Fe₄N、ε-Fe_2-3N和CrN等相组成的渗氮层,其表面硬度和耐磨性能相较于基体均有明显的提高。其中,渗扩时间比为1∶1(强渗6 h、扩散6 h)时的渗层厚度约为96 μm,表面硬度约为1069 HV0.5,是基体表面硬度的4.5倍,在20 N载荷下的磨损量约为基体的1/3;渗扩时间比为1∶2(强渗4 h、扩散8 h)时的渗层厚度约为120 μm,ε-Fe_2-3N相衍射峰增强,在20 N载荷下的磨损量约为基体的1/30。延长扩散时间能增加渗氮层厚度,改善表面形貌,进一步提高不锈钢的耐磨性。     

The corrosion and corrosion-wear behaviour of plasma nitrided 17-4PH precipitation hardening stainless steel

Plasma surface nitriding of 17-4 PH martensitic precipitation hardening stainless steels was conducted at 350 °C, 420 °C and 500 °C for 10 h using a DC plasma nitriding unit, and the surface properties of the plasma surface engineered samples were systematically evaluated. Experimental results have shown that the surface properties of the plasma nitrided layers in terms of hardness, wear resistance, corrosion behaviour and corrosion-wear resistance are highly process condition dependent, and it is feasible to provide considerable improvement in wear, corrosion and corrosion-wear resistance of 17-4PH steel using optimised plasma treatment conditions. All three treatments can effectively improve the surface hardness and the sliding wear resistance under unlubricated conditions; high temperature (420 °C and 500 °C) treated materials revealed improved corrosion and corrosion-wear properties due to the formation of surface compound layers.     

奥氏体不锈钢低温离子渗氮工艺研究

对304、316 L奥氏体不锈钢进行了不同温度、不同时间的离子渗氮。研究了渗层的显微组织和耐腐蚀性,测定了渗层的硬度。结果显示,随着渗氮温度的升高,两种钢渗层的表面硬度和深度都增加,而耐蚀性降低。渗氮温度≥400℃时,随着渗氮时间的延长,两种钢渗层的表面硬度变化不大,但深度明显增加,渗层的耐蚀性降低。当渗氮工艺相同时,316 L钢渗氮层的硬度、深度和耐蚀性均比304钢的渗氮层高。     

Improvement of corrosion and wear resistances of AISI 420 martensitic stainless steel using plasma nitriding at low temperature

The influence of low temperature plasma nitriding on the wear and corrosion resistance of AISI 420 martensitic stainless steel was investigated. Plasma nitriding experiments were carried out with DC-pulsed plasma in 25% N₂ + 75% H₂ atmosphere at 350 °C, 450 °C and 550 °C for 15 h. The composition, microstructure and hardness of the nitrided samples were examined. The wear resistances of plasma nitrided samples were determined with a ball-on-disc wear tester. The corrosion behaviors of plasma nitrided AISI420 stainless steel were evaluated using anodic polarization tests and salt fog spray tests in the simulated industrial environment.The results show that plasma nitriding produces a relatively thick nitrided layer consisting of a compound layer and an adjacent nitrogen diffusion layer on the AISI 420 stainless steel surface. Plasma nitriding not only increases the surface hardness but also improves the wear resistance of the martensitic stainless steel. Furthermore, the anti-wear property of the steel nitrided at 350 °C is much more excellent than that at 550 °C. In addition, the corrosion resistance of AISI420 martensitic stainless steel is considerably improved by 350 °C low temperature plasma nitriding. The improved corrosion resistance is considered to be related to the combined effect of the solid solution of Cr and the high chemical stable phases of ?-Fe₃N and α_N formed on the martensitic stainless steel surface during 350 °C low temperature plasma nitriding. However, plasma nitriding carried out at 450 °C or 550 °C reduces the corrosion resistance of samples, because of the formation of CrN and leading to the depletion of Cr in the solid solution phase of the nitrided layer.