钢的稀土氮碳共渗技术研究进展

稀土元素对氮碳共渗渗层的硬度、耐磨性等性能的提高起到了积极的作用,稀土在氮碳共渗中的作用及相关机理有待进一步研究。通过参考现有国内外报道的试验及机理研究,对钢的稀土氮碳共渗的发展过程、类型及稀土的加入方式、在共渗过程中的作用机理、对渗层及基体力学性能的影响进行了综合分析和总结。对钢的稀土氮碳共渗存在的问题进行了探讨,并给出了一些建议。     

稀土对42CrMo钢等离子体氮碳共渗表层组织的影响

对42CrMo钢在不同温度和时间下进行有、无稀土添加的脉冲等离子体氮碳共渗的工艺进行研究。通过金相检验和XRD分析,归纳出稀土对等离子体氮碳共渗的影响。结果表明：稀土的添加改善了渗层的显微组织,并降低了渗氮初期的化合物层厚度;使渗层的e相含量降低,γ＇相含量增加;并且使表面氮含量提高。     

DC53钢的离子氮碳共渗工艺及稀土催渗研究

为了探究DC53钢的优化氮碳共渗工艺,对DC53钢在530℃不同共渗时间、NH3/CO2不同气氛比值、不同炉内气压情况下的离子氮碳共渗效果进行了研究.运用OM、XRD、SEM、EDS、显微硬度、摩擦磨损实验,对材料的显微组织、显微硬度和耐磨性进行了分析.研究表明:对于冷作模具钢DC53,10 h、NH3/CO2为15∶1、炉内气压为800～1000 Pa时,氮碳共渗效果最好;随着稀土镧(La)的加入,渗层变厚且渗层与基体更致密,表层到心部的硬度梯度更小,氮碳共渗效果更佳.     

45钢奥氏体氮碳共渗的组织结构及摩擦学性能

利用流体法研究了对４５钢铁素体及奥氏体作氮碳共渗处理的工艺；为便于比较，同时对４５钢进行了淬火＋低温回火处理。通过金相观察，显微硬度和Ｘ射线衍射分析，测定了两种氮碳共渗系数及耐磨性能，并使用轮廓仪测定了试样表面的粗糙度。结果表明，奥氏体氮碳共渗后试样表面的化合物层由两层组成，表层为Ｆｅ３Ｎ次表层为富含氮、碳的马氏体及奥氏全；而经铁素体氮碳共渗处理的试样，其表面的化合物层只有一层（由Ｆｅ３Ｎ及少量的     

室温形变对20CrMnTi钢碳、氮共渗层抗磨损性能影响的研究

本文采用室温轧制形变量、碳一氮共渗温度、时间三因子二次旋转组合设计方法,着重研究了室温形变对20CrMnTi钢;碳、氮共渗层抗磨损性能的影响,并用微机进行数据的数学处理,推算出磨损失重量、室温形变量、共渗温度及时间关系的回归方程。结果表明:室温形变能明显提高共渗层的抗磨损性能,而且存在最佳形变量,对应最佳形变量磨损失重减小一半。本文还讨沦了适量室温形变改善和提高渗层抗磨损性能的原因。     

槽电压对纯铁表面液相等离子体电解硼碳氮三元共渗层摩擦磨损性能的影响

利用液相等离子体电解渗技术分别在340,360V和380V槽电压下对纯铁进行硼碳氮三元共渗(PEB/C/N)表面处理。分析纯铁表面PEB/C/N共渗层的形貌、成分、相组成和显微硬度分布。采用球-盘摩擦磨损仪评估槽电压对渗层摩擦磨损性能的影响,并分析渗层与ZrO_2球对磨时磨损机理。纯铁表面的PEB/C/N三元共渗层厚度随着放电电压升高而增大,最高硬度也相应增加。380V处理1h后硼碳氮三元共渗层中渗硼层和过渡层厚度分别达到26μm和34μm,渗层最高硬度可以达到2318HV。硼碳氮三元共渗层的磨损率仅为纯铁基体的1/10。硼碳氮共渗处理大幅度降低纯铁的摩擦因数和磨损率,但不同槽电压下制备的PEB/C/N共渗层的摩擦因数和磨损率变化较小。     

表面纳米化38CrMoAl钢的低温离子氮碳共渗

采用表面机械研磨处理（SMAT）技术实现了38CrMoAl钢的表面纳米化,并对表面纳米化后的样品进行了490℃离子氮碳共渗。采用扫描电镜、X-衍射、透射电镜、显微硬度仪等分析和测试手段,对处理后的样品进行观察分析及性能测试。结果表明：经SMAT处理的样品实现了低温离子氮碳共渗,渗层中渗入较多的氮、碳原子,并析出大量细小的高硬度化合物,获得了较好的硬度分布。     

氮在离子氮碳共渗中的作用

研究了在离子氮碳共渗过程中氮对化合物层厚度的影响,同时对化合物层的微观组织结构和显微硬度进行了分析.结果表明:在离子氮碳共渗过程中,气氛中低氮势不利于ε相的生成,且渗层的显微硬度较低;高氮势有利于ε相的生成,同时提高了渗层的显微硬度;当氮势超过60%后对化合物层厚度影响不大.     

钛铝基合金离子碳氮共渗及其耐磨性的研究

为提高TiAl基合金的耐磨性及抗高温氧化性,利用渗氮在TiAl基合金表面形成氮化物,以提高耐磨性;渗碳形成致密且与基体结合牢固的碳化物层,提高抗高温、抗氧化性;将二者结合,采用辉光离子碳氮共渗的方法,研究了渗层的相结构组成、不同工艺参数对TiAl基合金离子碳氮共渗后渗层厚度以及表面硬度和耐磨性的影响.结果表明:TiAl基合金共渗层是由碳氮化合物层与过渡层组成的复合相结构;随共渗温度的升高和时间的延长,渗层厚度增加;与未经共渗处理的试样相比,表面硬度及耐磨性显著提高.X射线衍射结果显示,渗层主要由TiC,TiN,AlTi3,Al2O3等组成.     

气体氮碳共渗中NH3和CO流量对低碳钢渗层组织及其性能的影响

通过调控气体氮碳共渗过程中的NH_3和CO流量来调控气氛中的氮化势和碳势,从而调控共渗层的微观组织和性能。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和电化学分析仪研究了气体氮碳共渗过程中的NH_3和CO流量对低碳钢氮碳共渗层的微观组织结构及其性能的影响。研究结果表明:气体氮碳共渗气氛中,随着NH_3流量的增加,化合物层厚度增大但致密性降低;随着CO流量的增加,化合物层致密性逐渐增大,但渗层厚度先增大后减小。氮碳共渗过程中C的加入可抑制γ'相的形成而促进ε相的产生,过量的C会形成θ相,但是C的渗入对渗层腐蚀性能影响较小。NH_3和CO对氮碳共渗过程中的协同作用表现为,当NH_3流量增加时,可相应增加CO流量来获得较厚、致密、耐腐蚀的化合物层。