渗氮温度对42CrMo钢零件表面后氧化渗层的影响

采用硬度测试、显微组织观察、脆性等级和疏松等级评价等方法研究了渗氮温度对42CrMo钢零件渗氮后氧化渗层性能的影响.结果表明:在渗氮后氧化处理过程中,渗层的表面硬度随着渗氮温度的升高出现先增后降的趋势;渗层深度和疏松等级随渗氮温度的升高而增加,但脆性等级变化不大.当渗氮温度为560℃时,42CrMo钢零件可获得表面硬度...     

31CrMoV9钢深层渗氮工艺研究

对31CrMoV9钢在500~520℃氮势分段可控渗氮工艺进行了研究。结果表明:31CrMoV9钢在520℃深层渗氮,强渗期高氮势,扩散期低氮势的渗氮工艺,获得深硬化层,渗氮时间较短,表面硬度高,表面脆性Ⅰ级;在500℃~510℃渗氮,强渗8 h,氮势K_n=5.0~6.5,扩散4 h,K_n=1.5~2.5,渗氮后,渗氮层表面硬度800~860 HV,硬化层深度0.19~0.22 mm,表面脆性Ⅰ级;在515~520℃渗氮,强渗8 h,K_n=5.0~6.5,扩散4 h,K_n=1.5~2.5,渗氮后,渗氮层表面硬度710~800 HV,硬化层深度0.24~0.28 mm,表面脆性Ⅰ级。     

离子渗氮工艺参数对4Cr5MoSiV钢表层组织与性能的影响

目的 研究离子渗氮的温度及时间对4Cr5MoSiV钢渗氮层组织、表面硬度及耐磨性的影响,获得提高硬度、耐磨性的最优工艺参数。方法 对4Cr5MoSiV钢表面进行离子渗氮处理,渗氮温度分别为450、480、510、540 ℃,保温时间分别为5、10、15、20 h。利用维氏显微硬度仪测量渗层深度及表面硬度;利用X射线衍射仪分析渗层物相组成;利用摩擦磨损试验机评价试样耐磨性;通过扫描电镜观察表面磨痕区域。结果 离子渗氮渗层表面的物相主要为γ''-Fe4N相和ε-Fe2~3N相。在实验范围内,随着温度的升高或时间的增加,材料渗层深度、表面硬度增加,磨损率减少,但当温度过高或时间过长时,表面硬度下降,磨损率增加。在480 ℃的条件下进行20 h离子渗氮的材料,表面具有最好的摩擦学性能,表面硬度为1147 HV0.2,磨损率为2.13×10-5 mm3/(N?m),渗氮层深0.24 mm,化合物层深14.05 μm,摩擦系数为0.45,磨损状态为磨粒磨损。结论 离子渗氮是适合于变截面弹簧的表面强化方式,可以在材料表面形成具有一定厚度、均匀分布的渗氮层组织,显著提升表面硬度和耐磨性,降低摩擦系数。     

17-4PH不锈钢离子渗氮工艺研究

研究了17-4PH马氏体沉淀硬化型不锈钢的离子渗氮工艺。结果表明,当离子渗氮温度为500℃,N2:H2=1:3时,17-4PH马氏体不锈钢的渗层表面硬度可达1324 HV0.1,渗氮层深度为0.12mm,基体硬度达到38.3 HRC。     

纳米化表面360℃脉冲等离子体渗氮研究

本文主要研究了3J33马氏体时效钢表面纳米化后,在360℃下脉冲等离子体渗氮0.5～24 h之不同时间下的渗氮行为.通过硬度法测量了渗层的厚度.结果发现,在360℃下即可实现快速渗氮.当渗氮时间达8 h时,渗层可达50μm以上,硬度为800 HV0.05左右;但8 h后时间再延长渗层没有明显的增加.用X射线衍射法标定了渗氮层中相的成分.结果表明,渗层中并不含Fe4N或Fe3N,而是含氮量较低的低氮化物FeN0.0324.纳米压痕试验表明,渗氮后渗层硬度可达13 GPa左右,比未渗氮试样硬度高3倍以上.     

钢的渗氮低温淬火

提出一种能增加硬化层厚度的渗氮钢低温淬火技术,研究了硬化层的组织、涌氮温度和加热时间对２０ＣｒＭｎＴｉ钢的硬化层厚度的影响。实验结果表明,硬化层是由化合物层和马氏体层组成、适当的控制工艺参数,表面硬度能达到７００ＨＶ左右,硬化层厚度可达０．２０￣０．３０ｍｍ。     

H13热冲压模具无化合物层抗冲击抗热疲劳离子渗氮技术研究与应用

目的 以H13热冲压模具钢为研究材料,探索不形成化合物层的低温创新离子渗氮工艺,旨在提高H13钢热冲压模具的抗冲击性和抗疲劳性,延长服役寿命。方法 将H13钢试样放在LD-8CL型直流离子渗氮炉内进行离子渗氮处理,渗氮温度分别为470、490、510 ℃,保温时间为8 h。利用光学显微镜、X射线衍射仪、压痕检测法及自行设计的热疲劳实验,对渗氮后的H13钢显微组织、物相组成、渗层脆性和热疲劳性进行了测试与分析。结果 与普通离子渗氮相比,H13钢经470 ℃低温离子渗氮处理后,表层无化合物层生成;渗层脆性显著降低,在较大检测载荷下压痕周围无裂纹产生;同时,抗热疲劳性提高3倍以上。将470 ℃低温无化合物层创新离子渗氮技术应用到汽车板件热冲压模具中,使模具冲压能力由之前18 000~20 000件提升到80 000~100 000件,即服役寿命提高到5倍左右。结论 H13钢经470 ℃低温离子渗氮处理后,表面无化合物层产生,具有良好的韧性,与常规离子渗氮相比,该技术能够显著提高表面抗热疲劳性以及模具的服役寿命。     

40Cr钢循环离子渗氮工艺及渗层硬度研究

目的探索循环离子渗氮与常规恒温离子渗氮技术的工艺效果。方法先对试样进行调质处理,分组进行离子渗氮,固定氨气和乙醇的流量,改变渗氮时间和渗氮温度两种工艺参数及渗氮工艺,分别测定渗氮后各试样的表面硬度及渗层厚度,观察其金相组织,并分析每组试样渗氮层的性能。结果循环离子渗氮530 6 h℃试样的表面硬度最高,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的延长,试样的表面硬度增加,但是当温度超过530℃、时间超过6 h后,试样的表面硬度反而降低。循环渗氮550 10 h℃试样的渗层厚度最厚,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的增加,试样的渗层厚度变厚,但时间超过6 h后,渗层厚度的增加较缓慢,6、8、10 h试样的渗层厚度差别不大。相同的渗氮温度下,循环渗氮6 h的试样的渗层厚度基本与常规恒温渗氮10 h试样的渗层厚度一样,相同渗氮时间内,循环渗氮510℃的试样的表面硬度高于恒温渗氮550℃试样的表面硬度,且两者的渗层厚度相差不多。结论循环离子渗氮工艺优于常规的恒温离子渗氮,循环离子渗氮550 8 h℃试样的综合性能最好。     

TiAl基合金的辉光离子渗氮试验

研究了TiAl基合金的辉光离子渗氮。渗氮气氛为NH3,渗氮温度分别为850℃、900℃、950℃,渗氮时间分别采用2h到12h不等。结果表明:TiAl基合金经辉光离子渗氮后,在表面形成由氮化物层和过渡层组成的氮化层,氮化层形成速度明显快于高温气体渗氮。采用NH3气氛、900℃×9h工艺参数时,渗层厚度可达12μm,渗层的显微硬度值可达1097HV0.1。     

退氮处理对合金钢渗氮层性能及组织的影响

对不同钢渗氮层在高于590℃不同温度退氮处理,然后测定其组织和性能的变化,结果表明,退氮处理后,所有试验钢的渗氮层硬度均有不同程度的下降,以38CrMoAl钢硬度下降最少,但表面有网状裂纹,再重新渗氮硬度不可能恢复;不锈钢经退氮处理可降低渗氮层脆性,增加渗层深度。     

钒对Cr12Mo模具钢渗氮层及其摩擦学行为的影响

在Cr12Mo和Cr12MoV模具钢表面进行气体渗氮处理,对比分析了V对Cr12Mo模具钢渗氮层显微结构及其摩擦学行为的影响。结果表明,气体渗氮后两种模具钢的表面均制备出深度约120 μm的渗氮层,由表及里依次为渗氮层、扩散层和基体;V提高了模具钢的耐磨性,Cr12MoV表现出较好的耐磨效果;相比V对模具钢基体和扩散层硬度的提升而言,V对渗氮层最大硬度值附近区域的硬度提升幅度更为明显;V对两种模具钢渗氮层耐磨性的影响并不明显,但V的主要贡献在于促进了渗氮时N的有效渗入,大大提高了渗氮层与扩散层间的界面结合力,避免了渗氮层与扩散层间的开裂,促使磨损机制由疲劳磨损转变为黏着磨损,进一步提高了渗氮层的服役寿命。     

复合化学热处理对G13Cr4Mo4Ni4V钢组织和硬度的影响

采用扫描电镜、洛氏硬度计和维氏显微硬度计研究了渗氮140 h对渗碳+淬火+回火G13Cr4Mo4Ni4V钢微观组织及硬度的影响。结果表明,渗碳+淬火+回火后G13Cr4Mo4Ni4V钢有效渗碳层深度为1.45 mm,渗碳层最高硬度为785 HV,心部硬度为420 HV,经渗氮处理后有效渗碳+渗氮层深度降为1.34 mm,渗氮层深度为0.22 mm,渗氮层最高硬度可达到948 HV,心部硬度为451 HV,较未渗氮试样硬度略有提高。渗碳+淬火+回火和添加渗氮处理后G13Cr4Mo4Ni4V钢的表面洛氏硬度相当,均在62~65 HRC 之间,但渗氮处理后试样的硬度波动性较大。添加140 h渗氮的渗碳+淬火+回火后G13Cr4Mo4Ni4V钢实现了“表面硬心部韧”的目标,渗氮层深度满足工程需要,但添加渗氮处理后G13Cr4Mo4Ni4V钢在渗碳层和渗氮层出现类网状碳化物,因此在渗氮过程中需要综合考虑渗氮层深度和微观组织,以获得良好的综合力学性能。     

Research on component phases and microstructure shape of a rapid ion nitriding layer

The properties of nitrided parts are closely related to the component phases of their compound layers and microstructure shape of their diffusion layers. Based upon the influence of nitriding temperature and nitrogen (N) potential on formation and decomposition of ion nitriding layer, the component phases and microstructure shape of ion nitrided layer, which was processed under cyclic N potential, was studied with x-ray diffraction (XRD) analysis and transmission electron microscopy (TEM). The mechanism of rapid ion nitriding is also discussed in this paper. The results show that if the rapid ion nitriding by the thermal cycling and the N potential cycling is controlled, the nitriding speed and nitrided layer thickness of materials can not only be enhanced compared to the conventional ion nitriding technique, but also the alloy nitrides can be obviously increased. The precipitation hardness phases of diffusion layer became more trivial and spread in all directions. It is very important to improve the quality of the nitrided layer and to enhance the properties of nitrided parts.     

32Cr2Mo2NiVNb 钢盐浴氮化工艺

目的将盐浴氮化工艺用于32Cr2Mo2NiVNb钢的表面处理。方法采用盐浴氮化工艺处理32Cr2Mo2NiVNb钢,通过对金相组织、力学性能、断口形貌、耐蚀性能、高温耐磨性能等的测试分析,研究该工艺对32Cr2Mo2NiVNb钢组织和性能的影响,验证该工艺对32Cr2Mo2NiVNb钢的适用性。结果32Cr2Mo2NiVNb钢盐浴氮化后,基体组织为均匀的细针状索氏体+少量游离铁素体,渗氮层深度约为0.23 mm,化合物层深度均匀,约为17μm,渗氮层疏松度、氮化物、脆性评级均达到1级;表面硬度为1011HV0.3,较氮化前提高153.4%;抗拉强度、拉伸断口形貌均无明显变化,断后伸长率、断面收缩率、冲击吸收能量仅小幅降低;耐中性盐雾时间为镀硬铬试样的6.3倍;经190 s高温磨损的表面磨痕细小均匀,磨损失重较镀硬铬试样降低62.8%。结论盐浴氮化工艺不损害32Cr2Mo2NiVNb钢组织、强度等,仅使塑性、韧性指标小幅降低,相较于镀硬铬工艺,可显著提高32Cr2Mo2NiVNb钢的耐蚀性、高温耐磨性,对32Cr2Mo2NiVNb钢的工艺适用性良好。     

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。     

气体渗氮工艺对NbVTi合金化灰铸铁组织与性能的影响

针对发动机高速重载的发展趋势,对新型NbVTi合金化灰铸铁气缸套材料进行了不同温度的气体渗氮处理。通过光学显微镜、维氏硬度计、摩擦磨损试验机、扫描电镜等手段,研究了NbVTi合金化灰铸铁气缸套表面的气体渗氮工艺对组织性能的影响。结果表明:随着渗氮温度的增加,NbVTi合金化灰铸铁气缸套的渗氮层深度都有所增加,距离表面100 μm和130 μm处的显微硬度先增后降。在最佳的渗氮温度570 ℃渗氮后,气缸套尺寸膨胀量在0.010~0.055 mm标准范围内,渗氮层平均厚度约140 μm,距离表面100 μm扩散区平均硬度达到500 HV0.1以上,可满足高速重载气缸套的使用要求。气体渗氮后,气缸套的摩擦磨损性能得到了大幅提高,随着载荷的增大和速度的增加,磨损率随之增大,其磨损机理由磨粒磨损向粘着磨损转变。     

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 wear and corrosion properties of stainless steel nitrided by low-pressure plasma-arc source ion nitriding at low temperatures

Low pressure plasma arc discharge-assisted nitriding of AISI 304 austenitic stainless steel is a process that produces surface layers with useful properties such as a high surface hardness of approximately 1500 Hv_0.1 and a high resistance to frictional wear and corrosion. The phase composition, the thickness, the microstructure and the surface topography of the nitrided layer, as well as its properties, depend essentially on the process parameters. Among them, the processing temperature is the most important factor for forming a hard layer with good wear and corrosion resistance. Nitriding austenitic stainless steel at approximately 420°C for 70 min can produce a thin layer of 7–8 μm with very high hardness and good corrosion resistance on the surface. The microstructure was studied by optical microscopy and both glancing angle and conventional Bragg–Brentano (θ–2θ) symmetric geometry X-ray diffraction (XRD). The formation of expanded austenite was observed. Measurements of the wear depths indicated that the wear resistance of austenitic stainless steel can be improved greatly by nitriding at approximately 420°C using low-pressure plasma-arc source ion nitriding.     

离子氮化对H13钢表面CrTiAlN镀层结合强度的影响

在经过离子氮化处理的H13钢基体上,采用闭合场非平衡磁控溅射法制备了CrTiAlN硬质涂层,并与未氮化的镀膜试样进行了膜基结合强度、膜层微观结构形貌及相组成的对比。结果表明:离子氮化处理可提高基体硬度,形成硬度梯度过渡;氮化+镀膜复合处理可以显著提高膜基结合强度。