渗碳对AISI 316不锈钢表面性能影响的研究

用低温渗碳技术对AISI 316不锈钢进行表面硬化处理,利用光学显微镜、显微硬度计、XRD以及电化学测试技术研究了渗碳对不锈钢表面显微组织和性能的影响。结果表明,通过渗碳处理可以在AISI 316不锈钢表面获得单相碳过饱和固溶体,不仅表面硬度得到显著提高,而且表面耐蚀性能也有所改善。     

多孔不锈钢的渗硼研究

介绍了一种适用于多孔不锈钢的渗硼方法──膏剂渗硼法。渗硼的多孔体保持了原有的孔隙特性，并提高了表面耐磨性。研究还表明：采用在多孔试样两面等厚度渗硼的方法可避免起皮和变形，渗硼温度、时间和渗硼剂厚度都将影响渗层厚度。     

316不锈钢摩擦磨损性能研究

以316不锈钢为研究对象,采用火花直读光谱仪检测316不锈钢的基本成分,利用高温真空硬度计对316不锈钢不同温度下的维氏硬度进行测试与分析,采用金相显微镜对316不锈钢的组织结构进行分析。分别以GCr15钢、440C钢、316不锈钢、304不锈钢球为摩擦副,与316不锈钢圆盘在万能摩擦磨损试验机上进行球盘摩擦实验。结果表明:干摩擦条件下,316不锈钢的表面耐磨性能优于304不锈钢,弱于GCr15钢与440C钢。316不锈钢与GCr15钢的高温摩擦实验表明:316不锈钢的耐磨性能随摩擦温度的升高逐渐降低。温度的升高导致316钢组织变软,以致加剧试样与摩擦副之间的黏附黏着,导致严重磨损。     

AISI316L不锈钢等离子氮碳共渗层的表征

奥氏体不锈钢通过等离子氮碳共渗可显著提高其表面硬度,从而提高耐磨性而又不损害其抗腐蚀性能。本文采用光学显微镜、显微硬度和微磨损试验对经于450℃等离子氮碳共渗的AISI316L不锈钢和所获得的渗层进行了表征。结果证明,等离子氮碳共渗层由氮化铬析出相和富氮奥氏体基体组成,其硬度约850HV;渗层总深度平均约为45μm,且很均匀;渗层的耐磨性大大高于基体。     

AISI316不锈钢腐蚀磨损交互作用的研究

采用电化学方法、微观形貌观察以及失重法分析研究了AISI 316不锈钢和Al2O3陶瓷摩擦副在模拟海水中的腐蚀磨损行为,探讨了摩擦对不锈钢腐蚀行为的影响以及腐蚀磨损交互作用。结果表明,在本实验条件下摩擦作用显著增加了AISI 316不锈钢的腐蚀倾向,其腐蚀率显著增加。纯磨损量占总腐蚀磨损量的76%~88%,材料的损失主要是由摩擦作用所引起,腐蚀磨损交互作用量占总腐蚀磨损量的12%~24%,腐蚀磨损交互作用是影响材料耐磨蚀性能的重要因素。     

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。     

等离子表面合金化层摩擦磨损性能研究

利用辉光等离子渗金属技术,在低碳钢表面进行Ti-N和W-Cr合金元素共渗,达到改善其表层耐磨性的目的.经分析,结果表明:Ti-N合金元素共渗层形成了氮化钛沉积层和扩散层,厚度在10μm以上,平均硬度达到HV2300;Mo-Cr共渗层厚度在100μm以上,渗入合金元素Cr、Mo,表面含量分别达到4%和12%左右,随后进行的超饱和渗碳使表面含碳量达到2.0%以上,淬火及回火后表面硬度达到HV1300,超过一般冶金高速钢.Ti-N合金元素共渗层磨损曲线较平稳,平均摩擦系数较小,耐磨性比Mo-Cr共渗层要好.     

Ti6Al4V合金与AISI420不锈钢表面离子渗Cr及耐磨性

为了改善钛合金和不锈钢的耐磨性,对Ti6Al4V合金和AISI420马氏体不锈钢表面进行真空辉光离子渗Cr,对比研究了合金化层的组织结构和摩擦磨损性能的相关性.结果表明,两种基材的合金化改性层厚度均达60μm以上,结构致密,结合强度高.Ti6Ai4V合金改性层由Cr沉积层、富Cr2Ti层、CrTi4层和Cr-Ti固溶层组成,其中富Cr2Ti层硬度最高,是基材的2.3倍;AISI420不锈钢渗Cr层由Cr沉积层和扩散层组成,扩散层中富含Cr23C6相,二者过渡区的硬度最高,是基材的4.5倍.表面渗Cr显著提高两种材料的耐磨性,这与渗Cr层的物相结构有关.Ti6Al4V合金的Cr沉积层和富CrTi相层均具有优异的耐磨性,而固溶层的耐磨性较差;AISI420钢基材的Cr沉积层和过渡层均具有优异的耐磨性,而扩散层的耐磨性稍差.渗Cr处理使两种基材的磨损机制均由磨粒磨损为主转化为粘着磨损为主.     

磨料水射流-离子氮化复合处理对316不锈钢表面摩擦性能的影响

目的研究磨料水射流-离子渗氮复合处理对316不锈钢摩擦学性能的影响。方法采用磨料水射流、离子氮化技术分别在316不锈钢表面进行喷丸(WJ-316SS)、渗氮(PN-316SS)、喷丸+渗氮(WJ-PN-316SS)表面强化处理,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、洛氏硬度计、粗糙度测试仪、超景深显微镜、划痕仪和摩擦磨损仪等研究复合处理试样的表面形貌、表层相结构与韧性,并讨论了不同表面处理试样的力学性能以及在干摩擦条件下的摩擦学行为。结果复合处理后的试样表面形成了连续密排的凹槽织构,表面改性层含有Fe_2N、Cr_2N、CrN等化合物,离子渗氮层厚度大约为10μm,表面显微硬度(79HRC)和表面粗糙度(1.10μm)高于单一表面处理试样。在与Si_3N_4摩擦配副进行干摩擦的实验中,316SS、WJ-316SS、PN-316SS的摩擦因数分别为0.8、0.4、0.5,磨损质量分别为7.1、3.3、3.7 mg。而WJ-PN-316SS的摩擦因数在0.25附近波动,磨损质量为0.3 mg,明显低于单一表面处理试样,耐磨性能更加优异,其磨损机理主要为疲劳磨损和氧化磨损。结论磨料水射流-离子渗氮复合处理能显著改善316不锈钢的摩擦学性能。     

热处理温度对大气等离子喷涂316L不锈钢涂层组织和性能的影响

目的研究316L不锈钢涂层在不同热处理温度下组织结构和性能的变化规律,提高该涂层的摩擦学性能。方法利用大气等离子喷涂(APS)技术制备316L不锈钢涂层,对喷涂态涂层进行300~700℃热处理。通过光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)观察分析涂层的显微组织和相组成,利用维氏硬度计测试涂层的显微硬度值。采用摩擦磨损试验机和三维光学显微镜测试涂层的摩擦系数和磨损率,利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察磨痕表面并对磨损机制进行深入分析。结果喷涂态316L不锈钢涂层的厚度约为350?m,显微硬度值为335HV0.1,涂层组织中含有未熔颗粒、孔隙和氧化物等。在干摩擦条件下,涂层的摩擦系数稳定在0.75左右,磨损率为(1.329±0.14)×10-5 mm3/(N·m)。随着热处理温度的升高,涂层扁平颗粒界面处的氧化行为明显,同时涂层内部的孔隙缩小,涂层结构更加致密,使得涂层显微硬度提高了30%。涂层的耐磨性能在700℃热处理条件下最佳,磨损率为(1.149±0.26)×10-5 mm3/(N·m),较喷涂态涂层降低14%,磨损机制以疲劳磨损和粘着磨损为主。结论热处理有助于提高316L不锈钢涂层的显微硬度,700℃热处理可有效提高涂层的耐磨性。     

表面织构-离子氮化复合处理改善316不锈钢的摩擦学性能

针对奥氏体不锈钢表面硬度低、摩擦因数大、耐磨性差等问题,对316不锈钢进行电化学处理获得表面织构,再对获得表面织构的试样进行离子氮化处理。在干摩擦和脂润滑条件下研究了316不锈钢基材和复合处理试样与GCr15钢球和Si3N4陶瓷球配副的摩擦学行为。结果表明:复合处理后试样表层主要由ε相、γ′相和CrN相组成,表面硬度为1 048HV0.1;在干摩擦条件下,表面织构未被完全破坏,在摩擦过程中起到了捕捉磨屑、降低磨损的作用;在脂润滑条件下,表面织构起到了储存油脂提供二次润滑源的作用。与两种摩擦配副在两种测试条件下,复合处理试样的磨损失重量均远低于316不锈钢基体。     

不锈钢零件表面离子渗氮的研究与应用

不锈钢耐蚀性好,耐磨性差,在许多工况下推广受到限制。研究与实践证明,通过合理的选材,采用等离子渗氮处理,能更好地挖掘不锈钢的潜力,延长不锈钢零件寿命。     

AISI 316不锈钢表面银氮复合共渗及其磨损和抗菌性能

为提高奥氏体不锈钢的表面硬度和耐磨性并赋予其良好的抗菌性能,应用改进的活性屏离子渗氮技术(ASPN)对AISI 316不锈钢进行了银氮(Ag-N)共渗处理。用SEM、EDS、XRD、TEM、辉光放电光谱仪(GDOES)表征复合共渗层的成分和组织结构。对不锈钢基体(SS)和复合共渗层的显微硬度、空气和腐蚀介质中的磨损性能、抗腐蚀性能以及对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌性能进行了分析。结果表明,Ag-N复合共渗处理后形成的复合共渗层连续致密,主要由Ag掺杂S相纳米结构沉积层和S相扩散层构成。复合共渗层表面硬度较基材提高了约3~4倍,干摩擦条件下的磨损量较基体最高降低了约84.6%。复合共渗处理后试样在人工模拟体液(SBF)中的耐蚀性较基体不锈钢略有降低,比磨损率较基体降低了约35%。抗菌试验表明,复合共渗层与金黄色葡萄球菌(S.aureus)接触12 h后,达到了100%的杀菌率。     

316L不锈钢表面Ta涂层的制备及性能

为改善316L不锈钢在体液中的生物相容性,采用双辉等离子体表面合金化技术在其表面制备了Ta涂层,并使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对Ta涂层的形貌、成分分布和物相结构进行分析,借助划痕仪、往复摩擦磨损试验机和电化学工作站对涂层的结合强度、磷酸盐缓冲溶液(PBS)中的耐磨性及耐蚀性进行研究。结果表明:所制备的Ta涂层由厚度均为2μm左右的沉积层和扩散层组成,主要物相为α-Ta,涂层与基体的结合强度良好,发生破裂的临界载荷达到111 N。Ta涂层的比磨损率仅为基体的12.5%,自腐蚀电位比基体提高234 mV,腐蚀电流密度则降低2个数量级,磨损前后涂层样品的腐蚀速率分别为基体的1.9%和3.6%。表明Ta涂层能显著提升316L不锈钢在PBS溶液中的耐磨性和耐蚀性。     

表面纳米化对316L不锈钢干摩擦性能的影响

目的研究表面纳米化316L不锈钢干摩擦磨损性能,以获得合理的喷丸时间,提高316L不锈钢的使用寿命。方法采用普通喷丸强化方法对316L不锈钢进行表面纳米化处理,利用洛氏硬度计测量了纳米化前后材料表面洛氏硬度;利用激光共聚焦显微镜观察了纳米化前后材料表面三维形貌,测量了材料表面的粗糙度;利用扫描电子显微镜观察了表面纳米化处理后横截面的金相组织;利用材料表面性能综合测试仪在干摩擦条件下进行了摩擦磨损实验,测量了材料的摩擦系数;利用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌,分析了材料的磨损机理。结果与未纳米化试样相比,喷丸时间为15 min时,表面硬度提高9.7%,而表面粗糙度降低17.6%,干摩擦系数降低17.3%;喷丸时间为30 min时,表面硬度提高34.1%,粗糙度降低35.1%,干摩擦系数降低28.8%。未纳米化试样呈现典型的粘着磨损和磨粒磨损机制,而纳米化处理后试样则主要呈现疲劳磨损和磨粒磨损机制。结论表面纳米化处理后试样表面硬度随处理时间的增加而增加,粗糙度随处理时间的增加而降低,干摩擦系数随处理时间的增加而减小。喷丸处理时间较短时以疲劳磨损为主,处理时间较长时以磨粒磨损为主。