QPQ盐浴复合处理对50钢耐磨性的影响

目前,对50钢采用QPQ盐浴复合处理后的研究报道不多,对其在冲击载荷下的摩擦磨损研究更为鲜见。用QPQ技术于570℃下对50钢氮碳共渗2 h,再于温度370℃下氧化20 min,利用SEM、显微硬度仪、X射线衍射仪和摩擦磨损试验机分别对QPQ渗层的显微组织、显微硬度、化学成分和耐磨性进行了研究。结果表明:QPQ渗层表面平整,渗层由外到内依次为氧化膜、疏松层、化合物层和扩散层;QPQ处理后试样的表面硬度为520HV1 N,在QPQ处理过程中,由于N元素的不断渗入,钢的表面形成Fe2~3N和Fe4N相;经QPQ处理的试样在干摩擦、油润滑和存在冲击载荷的情况下,摩擦系数和磨损量均分别有不同程度的减小,摩擦系数最高减少了33%,最小磨损量仅为调质态试样的7.7%。     

45钢离子氮碳氧三元共渗与QPQ处理对比研究EI北大核心CSCD

盐浴复合(QPQ)技术为公认的能同时提高金属材料耐腐蚀性和耐磨性的表面改性技术,但其推广使用受到环保制约。为开发绿色高效表面改性技术,探索了离子氮碳氧三元共渗(PNCO)技术,并与QPQ技术改性效果进行了对比研究。选择45钢为原材料,分别采用PNCO技术和QPQ技术进行表面改性。利用光学显微镜及扫描电子显微镜、XRD、显微硬度计、摩擦磨损试验机、浸泡腐蚀实验对两种表面处理试样的截面显微组织、物相、表面及截面硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行测试和分析。结果表明,在510℃×4 h工艺条件下,PNCO处理获得的化合物层厚度为20.14μm,有效硬化层厚度为59μm,截面最高硬度为760HV_(0.05),磨损率为1.39×10^(-3)g·N^(-1)·m^(-1),腐蚀失重率为0.39%。XRD结果分析表明,PNCO处理后渗层形成了Fe_(x)N化合物和以Fe_(3)O_(4)为主的氧化物相。PNCO和QPQ对比研究发现,两者表层硬度、耐磨性及耐腐蚀性均相近。本研究为绿色高效表面改性技术提供了可行的研究方向。     

钛合金表面等离子体电解氮碳共渗的研究

在含有硝酸铵、甘油、乙醇的水溶液中,利用等离子体电解渗入技术在Ti6Al4V钛合金表面制备了氮碳共渗层.利用SEM、XRD、GDS以及显微硬度计分析了渗层的形貌、成分、组织和显微硬度,探讨了渗层形成的机理和过程.结果表明:(1)以300V的电压经45min处理制备的渗层总厚度约为100μm,其中化合物层约为20μm,主要由Ti(C,N)相组成;(2)渗层最高显微硬度超过2000HK0.0025.等离子体电解渗入技术可以较快地在钛合金表面制备出厚度大、硬度高的氮碳共渗层.     

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。     

碳含量对AISI304奥氏体不锈钢离子碳氮共渗性能的影响

对AISI304奥氏体不锈钢进行了不同C2H2含量下的离子碳氮共渗,利用金相显微镜、辉光放电光谱仪、x射线衍射仪和显微硬度计测试了经碳氮共渗处理后试样改性层的截面形貌、渗层成分、相组成和力学性能.结果表明低温下离子碳氮共渗可以同时获得性能好的γc相和γn相,且最大含量分别出现在不同深度;气氛中C2H2含量为3%时,渗层厚度最大,表面显微硬度最大.     

20钢制纺织钢领C-N-RE共渗研究

为取代钢领生产厂家现行的碳氮共渗工艺,采用"无毒液体C-N-RE共渗"对20钢制纺织钢领进行了共渗试验,对共渗试样的显微组织、截面显微硬度、渗层碳浓度和稀土元素浓度进行了测定和研究。结果表明,经"无毒液体C-N-RE共渗"淬火后,20钢制纺织钢领的表面碳浓度大大增加,显微硬度大大提高,显微组织主要包含碳氮化合物、针状马氏体和残余奥氏体,稀土元素起到了良好的催渗作用。     

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     

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.     

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。     

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。     

不同温度下等离子渗氮后TC4钛合金的摩擦磨损性能EI北大核心CSCD

采用等离子渗氮技术提升TC4钛合金的耐磨性并探究最优渗氮温度。利用LDM 1-100型等离子渗氮设备,在650,700,750,800,850℃和900℃温度下对TC4钛合金进行渗氮处理,保温时间均为10 h。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对不同温度渗氮试样的微观组织结构、表面形貌、表面粗糙度、相结构和硬度进行表征。利用CETR UMT-3型多功能摩擦磨损试验机测试等离子渗氮后TC4钛合金的摩擦学性能。结果表明:TC4钛合金表面显微硬度和粗糙度随温度升高而增大,在900℃渗氮后TC4钛合金表面显微硬度达到了1318HV 0.05,约为基体(360HV 0.05)的4倍。硬度的升高是由于渗氮后试样表面形成了硬质氮化物相(TiN和Ti2N相),且随着渗氮温度升高氮化物的含量增加。相较于低温渗氮(低于750℃)的试样,850℃和900℃渗氮试样的承载能力显著提升。与原始TC4试样相比,渗氮处理后试样的磨损体积显著降低。当渗氮温度为850℃时,试样磨损体积为未处理试样磨损体积的1.2%(1 N),3.0%(3 N)和62.2%(5 N),试样的耐磨性提升更为显著。     

Influence of nitriding on corrosion resistance of martensitic X17CrNi16‐2 stainless steel

Nitriding increases surface hardness and improves wear resistance of stainless steels. However, nitriding can sometimes reduce their corrosion resistance. In this paper, the influence of nitriding on the corrosion resistance of martensitic stainless steel was investigated. Plasma nitriding at 440 °C and 525 °C and salt bath nitrocarburizing were carried out on X17CrNi16‐2 stainless steel. Microhardness profiles of the obtained nitrided layers were examined. Phase composition analysis and quantitative depth profile analysis of the nitrided layers were preformed by X‐ray diffraction (XRD) and glow‐discharge optical emission spectrometry (GD‐OES), respectively. Corrosion behaviour was evaluated by immersion test in 1% HCl, salt spray test in 5% NaCl and electrochemical corrosion tests in 3.5% NaCl aqueous solution. Results show that salt bath nitrocarburizing, as well as plasma nitriding at low temperature, increased microhardness without significantly reducing corrosion resistance. Plasma nitriding at a higher temperature increased the corrosion tendency of the X17CrNi16‐2 steel.     

304不锈钢激光原位合成自润滑涂层的宽温域摩擦学性能

由于304不锈钢在中、高温下摩擦学性能较差,制约了其在重要摩擦运动副零部件上的应用。为改善304不锈钢的摩擦学性能,以Ni60粉末为增韧相,WS2为合成润滑相的前驱化合物,TiC为高硬度耐磨相,采用高能激光束在其表面原位合成自润滑耐磨复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机和探针式材料表面磨痕测量仪表征涂层和基体的物相、微观结构、显微硬度与表面形貌,并系统研究涂层和基体在20,300,600,800℃下的摩擦学性能及其磨损机理。结果表明:涂层主要由Cr0.19Fe0.7Ni0.11,Ti2SC,Fe2C,Cr7C3,CrS和WS2组成;涂层的平均显微硬度(302.0HV0.5)略高于基体(257.2HV0.5),但涂层上部区域的硬度(425.4HV0.5)约为基体的1.65倍;涂层在所有等温摩擦学实验中摩擦因数和磨损率均低于基体,300℃时涂层润滑效果最好,摩擦因数为0.3031,600℃时涂层耐磨效果最好,磨损率为9.699×10^-5 mm^3·N^-1·m^-1。     

微弧氧化处理对多孔Ti-15Mo合金显微结构、耐磨性和耐蚀性的影响

在铝酸盐电解液中对多孔Ti-15Mo合金进行微弧氧化表面改性。利用SEM和XRD研究多孔合金微弧氧化涂层的显微结构和相组成。采用显微硬度计、动电位极化曲线和球-盘摩擦磨损仪分析微弧氧化处理对多孔Ti-15Mo合金硬度、耐蚀性和耐磨性的影响。结果表明,微弧氧化处理未改变多孔Ti-15Mo合金原有的孔隙率和孔径,在合金表面和孔隙内壁呈现典型的粗糙多孔微弧氧化形貌。微弧氧化涂层主要由金红石TiO_2和Al_2TiO_5相组成。经微弧氧化处理后,多孔Ti-15Mo合金的表面显微硬度提高了32%,摩擦系数降低了近50%,磨损率大幅度下降,磨损机制由磨粒磨损转变为粘着磨损。微弧氧化处理后多孔Ti-15Mo合金的耐蚀性较基体提高了近1个数量级,微弧氧化陶瓷涂层的保护效率高达90.78%。     

纳米TiC颗粒对Ni-TiC复合镀层组织与性能的影响

采用双脉冲复合电镀技术,在瓦特型镀液中,制备含微-纳米TiC颗粒的Ni基复合镀层。研究镀液中纳米TiC添加量对复合镀层微观形貌、组织结构、硬度、摩擦和抗氧化性能的影响。结果表明:镀液中添加纳米TiC后,Ni-TiC复合镀层表面出现团聚、致密度降低,复合镀层的组织为Ni和TiC;随镀液中纳米TiC添加量的增加,复合镀层的显微硬度呈先增后降的趋势,而摩擦因数则先降后升;当纳米TiC颗粒添加量为6.0g/L时,复合镀层显微硬度最大,为445HV,摩擦因数较小,为0.22,磨损机制以磨料磨损为主;在900℃,100h氧化条件下抗氧化性能最佳,氧化增重为6.828mg/cm~2,为微米复合镀层的0.5倍。     

表面激光织构化复合盐浴渗氮改性304钢的摩擦学特性

为了较大程度上提高304钢在各工业领域的应用,采用M-DPSS-50半导体激光打标机在304钢基体表面刻蚀出直径及间距分别为269,131μm的点坑状织构,之后采用盐浴渗氮炉对织构化表面进行渗氮处理。分别采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜及显微硬度测试仪检测复合改性表面的化学成分、表面形貌及表面显微硬度;采用微机控制多功能摩擦磨损试验机测试复合改性表面的摩擦学性能。结果表明:织构化处理获取了规则的织构点坑表面,盐浴渗氮处理后表面的显微硬度达到574.27 HV1 N,大大高于304钢基体表面的222.58 HV1 N。渗氮光滑表面的抗磨减摩特性都显著优于304钢基体表面,而复合改性表面又都明显优于渗氮光滑表面,说明复合改性表面具有极为优异的抗磨减摩特性。     

Improvement of wear and corrosion resistances of 17-4PH stainless steel by plasma nitrocarburizing

17-4PH stainless steel was plasma nitrocarburized at 460 °C for improving its mechanical properties without compromising its desirable corrosion resistance. The plasma nitrocarburized layers were studied by optical microscope, X-ray diffractometer, microhardness tester, pin-on-disc tribometer and the anodic polarization method in a 3.5% NaCl solution. The experimental results show that the nitrocarburized layer depths increase with increasing duration time and the layers growth conform approximately to the parabolic law. The phases in the nitrocarburized layer are mainly of γ′-Fe₄N and α′-Fe with traces of CrN phase. The surface hardness of the modified specimen is more than 1200 HV, which is three times higher than that of untreated one. The friction coefficient and corrosion resistance of the specimen can be apparently improved by plasma nitrocarburizing. With the increase of duration time, the surface hardness slightly decreases whereas the friction coefficient and corrosion resistance of the modified specimen are first increase and then decrease. The 8 h treated specimen has the lowest friction coefficient and the best corrosion resistance in the present test conditions.     

Plasma Post Oxidation of Plasma Nitrocarburized SKD 61 Steel

Plasma nitrocarburizing and plasma oxidizing treatments were performed to improve the wear and corrosion resistance of SKD 61 steel.Plasma nitrocarburizing was conducted for 12 h at 540℃in the nitrogen, hydrogen and methane atmosphere to produce theε-Fe-（2-3）（N,C） phase.The compound layer produced by plasma nitrocarburising was predominantly composed ofε-phase,with a small proportion ofγ′-Fe-4 （N,C） phase. The thickness of the compound layer and the diffusion layer are about 10μm and about 200μm,respectively. Plasma post oxidation was performed on the nitrocarburized samples with various oxygen/hydrogen ratio at constant temperature of 500℃for 1 h.The very thin magnetite （Fe-3O-4） layer of 1-2μm in thickness on top of the compound layer was obtained.Anodic polarization test revealed that plasma nitrocarburizing process contributed a significant improvement of corrosion resistance of SKD 61 steel.However,the corrosion characteristics of the nitrocarburized compound layer was deteriorated by oxidation treatment.     

AISI 316奥氏体不锈钢等离子体源渗氮及其耐磨抗蚀性能

目前,对AISI 316奥氏体不锈钢单一面心结构γΝ相改性层耐磨抗蚀性能的报道差异较大,有些甚至相互矛盾。采用等离子体源渗氮技术,于450℃,6 h改性AISI 316奥氏体不锈钢,获得了厚度约为17μm、峰值氮浓度20%(原子分数)、最大显微硬度1 510 HV0.1 N、单一面心结构的γΝ相改性层。分别采用WTM-2E球盘式磨损仪和PARSTAT2273电化学工作站,研究了干摩擦条件下γN相/Si_3N_4陶瓷球的摩擦磨损行为和在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,揭示了γN相改性层的耐磨抗蚀机理。结果表明:γΝ相改性层的磨损机制由原不锈钢的黏着磨损转变为氧化磨损,摩擦系数由0.88降低至0.65,磨损体积由0.13 mm~3降低到9.50×10-3mm~3,耐磨性能显著提高;γΝ相改性层阳极极化曲线未发生点蚀击穿过程,容抗弧直径增大,相位角平台变宽;采用等效电路Rs-(Rct//CPE)拟合的电荷转移电阻Rct由原不锈钢的1.006×105Ω·cm~2增至1.377×106Ω·cm~2,计算的双电层电容Cdl由88.4m F/cm~2降低至77.8 m F/cm~2,抗蚀性能明显得到了改善。