38CrMoAl钢表面离子渗氮层剥落原因分析

在生产中发现不同形状38CrMoAl钢产品进行离子渗氮时,易出现渗氮层剥落的现象。通过对剥落处的外观观察、渗层硬度梯度测试、渗层金相OM和SEM观察,对剥落原因进行了分析。结果表明:在实际生产中,38CrMoAl钢产品由于氧化脱碳层较厚、淬火畸变较大、加工余量较小等原因,极易出现氧化脱碳层加工去除不完全现象,残余的氧化脱碳层会导致渗氮层表面硬度下降,并且在渗层内易产生大量微裂纹,情况严重时,还会导致渗层表面出现剥落现象。     

38CrMoAl钢钛催渗等离子氮化工艺研究

目的 探究38CrMoAl钢钛催渗等离子渗氮工艺及机理.方法 在其他工艺参数确定的情况下,通过常规等离子渗氮与钛催渗等离子渗氮处理对比试验,研究38CrMoAl钢钛催渗离子渗氮处理随渗氮时间的变化规律.对试样进行表面硬度、渗层深度检测和显微金相组织与SEM形貌的观察,探究不同处理工艺的催渗效果及钛催渗等离子渗氮的机理.结果 在渗氮的前3 h,渗氮层厚度增加明显,当渗氮时间超过3 h后,其氮化层的厚度便趋于饱和.对比不同时间(3、5、8 h)钛催渗等离子渗氮的表面硬度,差距不大.综合得出38CrMoAl钢在渗氮温度535℃、氨气流量2.0 L/min的工艺参数下,钛催渗等离子渗氮效率最优的渗氮时间为3 h,其表面硬度为1160.8HV,渗层深度为300μm,优于常规离子渗氮8 h的作用效果.结论 38CrMoAl钢试样经过钛催渗等离子渗氮后,渗层的表面硬度和深度明显高于常规离子渗氮.钛的加入可以促使合金元素向表面富集,有利于表面合金化,提升渗氮效率,增强渗氮效果.     

38CrMoAl钢喷丸预处理与稀土催渗等离子多元共渗复合工艺研究

目的探索38CrMoAl喷丸预处理与稀土离子多元共渗复合强化新工艺的效果及其机理。方法通过设计正交实验筛选出最优处理工艺,在最优工艺参数条件下进行对比试验,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,利用SEM和能谱分析研究每组试样渗氮层的性能及产生原因。结果 38CrMoAl钢喷丸预处理与稀土催渗离子多元共渗的最优工艺参数为:渗氮温度540℃,氨气流量2.0 L/min,保温时间9 h。38CrMoAl钢试样的最大硬度为1221HV,渗层厚度为355μm。38CrMoAl钢试样的金相显微组织分析表明,喷丸预处理、稀土催渗对等离子多元共渗有促进作用,两者复合工艺的多元共渗作用效果大于单一稀土催渗和等离子多元共渗工艺。38CrMoAl钢试样渗层的能谱检测结果显示,复合处理工艺与单一处理工艺相比,在同一深度渗入的氮、碳、氧元素含量以及渗层深度均有明显提高。结论喷丸预处理与稀土催渗离子多元共渗工艺优于普通多元共渗和稀土多元共渗,喷丸和稀土的复合处理可以显著增强渗层厚度和渗入元素含量,有利于材料表面性能的提升。     

离子渗氮工艺对液压柱塞用38CrMoAl钢组织和性能的影响

对液压柱塞用38CrMoAl钢进行了低温离子渗氮,采用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计对处理后的38CrMoAl钢试样的显微组织、表面硬度和渗层脆性进行了分析。研究结果表明,相比于510 ℃常规离子渗氮,38CrMoAl钢经450 ℃×6 h低温离子渗氮后无白亮层产生,且XRD表明38CrMoAl钢表面无γ'-Fe4N相生成。同时,压痕周围无裂纹产生且硬度高于510 ℃×6 h常规离子渗氮。     

稀土离子渗氮催渗的均匀性及渗氮层组织

把铈含量>95%的稀土金属块分别放置在钟罩式离子渗氮炉内的上层、中层和下层进行催渗试验。结果表明,富铈稀土对38CrMoAl及40CrNiMo钢试样有较明显的催渗作用,同时减少了白亮层厚度;当稀土块放置在炉内上层时,各试样的层深、表面硬度、脉状氮化物及疏松无明显差别;而稀土块放置在渗氮炉中间层和下层时,稀土块下面试样催渗效果较好,稀土块上面的试样催渗效果稍差。     

渗氮温度对38CrMoAl钢真空感应渗氮层耐磨性能的影响

应用一种新型真空感应渗氮方法对38CrMoAl钢表面制备渗氮层,采用SEM、EDS、自动显微硬度测试、滑动干摩擦试验等测试方法探讨了渗氮温度对38CrMoAl钢渗氮层组织、硬度和耐磨性的影响规律。结果表明:渗氮层表面平整,白亮层、扩散层、基体之间过渡平缓;随着渗氮温度升高,扩散层厚度、渗层硬度、耐磨性均呈现先增加后降低趋势;渗氮温度为560℃时,渗层厚度达到最高值180μm,渗层硬度达到最高值1250 HV0.025;渗氮温度560℃、590℃时的渗层试样在摩擦试验过程中仅有轻微的磨粒磨损,耐磨性能最佳。     

富铈稀土加入量对离子渗氮催渗效果的影响

以40CrNiMo钢和38CrMoAl钢为研究对象,在保证其它工艺条件不变的情况下,通过添加不同量的富铈稀土,分析了渗氮层深度、硬度及微观组织,揭示稀土含量与离子渗氮催渗效果的对应关系。结果表明:富铈稀土对40CrNiMo钢和38CrMoAl钢的催渗效果与稀土放入量成抛物线关系:催渗效果随着富铈稀土加入量的增加先提高而后降低;并且适量富铈稀土的加入,可有效降低40CrNiMo和38CrMoAl钢渗氮层中白亮层的厚度及脉状渗氮物的数量。     

38CrMoAl钢空心阴极辅助离子渗氮

对38CrMoAl钢空心阴极辅助离子渗氮技术进行了正交优化,并对优化工艺处理试样的性能做了检测。结果表明,38CrMoAl钢空心阴极辅助离子渗氮的最优工艺条件为渗氮温度540 ℃、时间4 h,渗氮试样既可作阳极又可作阴极。经最优工艺渗氮后,38CrMoAl钢渗氮层表面化合物致密、组织均匀,粗糙度Ra值达到0.1 μm,表面光洁度能达到10级;表面显微硬度达到1100~1200 HV0.1,是渗氮前试样的4~5倍;渗氮层深度达到300 μm。     

温度和表面粗糙度对40CrNiMo钢离子渗氮的影响

对相同预处理状态、不同表面粗糙度的40CrNiMo试样进行不同温度的离子渗氮,然后对渗氮层厚度及渗层组织进行测评。结果发现:渗氮温度≤550℃,其它渗氮条件相同时,渗速、白亮层厚度、渗氮层疏松都随着粗糙度的增加而稍有增加;当渗氮温度为570℃时,粗糙度为0. 2μm的试样渗氮效果最好,渗速、白亮层厚度达到最大,渗氮层疏松为1级;而后,渗速、白亮层厚度随着粗糙度的增加而降低,渗氮层疏松却不断增加,在R_a=3. 2μm试样上出现大量疏松层脱落现象。     

Q235钢离子渗铬及渗氮复合处理的耐磨性

利用针状铬丝在Q235钢表面进行1000 ℃×4 h等离子渗铬,对渗铬试样分别进行(480、520、560 ℃)×6 h的离子渗氮处理.对经过渗铬和离子渗氮处理的试样进行磨粒磨损耐磨性试验.结果表明,Q235钢渗铬后表面铬含量为22wt%,渗层厚度为50 μm.渗铬层经渗氮处理形成了含铬氮化物(CrN、Cr2N)及少量含铬碳化物(Cr23C6)组成的表面强化层,表面显微硬度最高达1500 HV0.1.磨粒磨损试验表明,与未处理Q235 试样比较,渗铬并经过480、520、560 ℃离子渗氮处理的试样耐磨性分别提高了1.50、3.05和1.44倍;520 ℃离子渗氮试样较T10钢淬火+低温回火试样及3Cr13离子渗氮试样分别提高了2.20倍和2.73倍.     

内孔等离子喷涂Ni45-15%Mo涂层与38CrMoAl渗氮层耐磨性研究

采用内孔等离子喷涂技术在内径矿150mm的发动机气缸套内表面38CrMoAl基体上，在开放条件下制备Ni45—15％Mo涂层，并与缸套内表面渗氮硬层，在边界润滑条件下进行了环块滑动摩擦磨损对比试验。对内孔喷枪的粒子飞行速度进行了在线监测研究，对喷涂层与渗氮层的显微组织、显微硬度、结合强度对耐磨性的影响进行了分析。结果表明，38CrMoAl基上内孔等离子喷涂层与渗氮层相比磨损量减小0．3mg，摩擦因数减小0．02，涂层摩擦偶件表面榀伤小于渗氛层偶件．涂层综合麾檫学件能优干渗氛层。     

改变铬和钼的含量对38CrMoAl钢性能的影响

研究了常规38CrMoAl钢和提高铬含量、降低钼含量的38CrMoAl钢在调质态力学性能和渗氮层深度、耐磨性和组织结构方面的差异,探索通过改变成分来降低38CrMoAl钢成本的可行性。结果发现,钼含量降低,铬含量提高,使材料的强度提高,韧性和塑性稍稍降低,而渗氮层变厚,表面硬度和耐磨性提高。     

盐雾腐蚀环境对38CrMoAl钢动态力学性能的影响

对不同周期盐雾腐蚀后38Cr Mo Al钢开展了应变速率为0.001～3000 s-1的准静态和冲击拉伸试验,研究了盐雾腐蚀环境对38Cr Mo Al钢材料在高应变率条件下动态力学性能的影响,借助数字显微镜、FT-IR、SEM、EDS等手段对盐雾腐蚀后的38Cr Mo Al钢表面形貌、腐蚀坑深度、腐蚀产物成分和断口形貌等进行了分析。结果表明,腐蚀速率与盐雾腐蚀时间正相关,腐蚀加速过程遵循幂函数特征,腐蚀产物层对38CrMoAl钢的腐蚀起到促进作用;38Cr Mo Al钢的屈服强度随着应变率的提高而提高,随着腐蚀周期的增加而降低,盐雾腐蚀后的38CrMoAl钢断口呈现多处撕裂状特征,腐蚀时间越长,撕裂状痕迹越多,撕裂状断裂使得试件断口颈缩不再是均匀发展,导致屈服后抗拉强度下降,屈强比升高。对J-C本构模型中的应变率强化项和绝热软化项进行了修正,并加入了腐蚀修正参数,使得新模型可以准确地表征38CrMoAl钢在盐雾腐蚀环境中动态力学行为。     

离子渗氮38CrMoAl钢的腐蚀冲刷磨损行为

研究了３８ＣｒＭｏＡｌ钢调质与离子渗氮试样在海水和砂粒（尺寸１００～１０００μｍ）以不同速度（１４,２４,３６,５和７ｍ／ｓ）冲击作用的腐蚀冲刷磨损行为。研究结果表明,调质试样的平均磨损速率随冲刷速度的增加发生明显变化,腐蚀冲刷磨损严重;离子渗氮试样的平均磨损速率随冲刷速度变化很小,腐蚀冲刷磨损轻微。这表明坚硬的氮化物具有优良的抗腐蚀冲刷磨损能力     

钢铁材料的脉冲直流等离子渗氮研究

脉冲直流等离子渗氮处理已成为金属材料表面强化的重要方法。介绍了1Cr18Ni9Ti不锈钢、38CrMoAl渗氮钢、Cr12MoV模具钢等几种常用材料的脉冲直流等离子渗氮处理的工艺特点和性能变化,并对等离子渗扩处理进行了展望。     

低铝加钒的38CrMoAl氮化钢的试验研究

研究了低铝加钒的３８ＣｒＭｏＡｌ氮化钢的氮化性能及力学性能。结果表明，低铝（０．６５％Ａｌ）加钒（０．２５％Ｖ）的３８ＣｒＭｏＡｌ钢的性能可完全达到原３８ＣｒＭｏＡｌ钢的性能。氮化后，氮化表面硬度达ＨＶ１０００以上。     

稀土含量对38CrMoAl钢渗氮层性能的影响

为了克服38CrMoAl钢渗氮速度慢,渗层脆性大,稀土添加到渗氮气氛中只能作用于工件表面等缺点,研究了38CrMoAl钢中不同稀土添加量对渗氮层性能的影响,并初步分析了其影响机制。研究结果表明：稀土对38CrMoAl钢渗氮具有明显的催渗作用,且能提高渗层性能。原因是稀土加入钢中后,引起周围铁原子的点阵畸变,有利于氮原子的吸附和扩散,且稀土易与渗氮气氛中的氧结合,削弱了氧对渗氮的阻碍作用;同时稀土的晶粒细化、固溶体强化、微合金化也是其改善渗层性能的重要原因。     

Low-temperature nitriding of 38CrMoAl steel with a nanostructured surface layer induced by surface mechanical attrition treatment

A nanocrystalline surface layer was fabricated on a 38CrMoAl steel plate by means of a surface mechanical attrition treatment (SMAT). The average grain size in the top surface layer (10 μm thick) is about 10 nm, and the grain size stability can be maintained up to 450 °C. The effect of the surface nanocrystalline layer on the gas nitriding process at a lower temperature was investigated by using structural analysis and wear property measurements. The surface nanocrystallization evidently enhances nitriding kinetics and promotes the formation of an ultrafine polycrystalline compound layer. The results of the investigation showed that this new gas nitriding technique can effectively increase the hardness and wear resistance of the resulting surface layer in comparison with conventional nitriding, demonstrating a significant advancement for materials processing.     

航空燃油附件零件渗氮技术的应用

分析了38CrMoAl和4Cr14NiW2Mo钢件气体渗氮层产生高脆性和裂纹的原因,论述了纯氨和氨＋氮渗氮对钢件渗氮层成分、组织和性能的影响。结果表明,氨＋氮渗氮可以改善炉内气氛,有利于氮原子沿着晶内扩散,抑制相变扩散和晶界扩散,减轻高氮化合物的形成和发展,降低脆性,避免裂纹生成。     

等离子体渗氮气压对合金钢渗氮层微观结构和性能的影响

目的 选择M50NiL钢（高合金钢）和AISI 4140钢（低合金钢）2种合金钢,研究渗氮气压对合金钢等离子体渗氮层组织结构、渗层厚度、硬度、韧性和摩擦磨损性能的影响规律。方法 根据离子渗氮GB/T30883—2017,在0～500 Pa渗氮气压范围内选择170、250、350 Pa 3个渗氮气压进行等离子体渗氮,研究渗层微观结构和性能。结果 对于M50NiL和AISI 4140两种合金钢,350 Pa时渗层厚度均最大,170 Pa次之,250 Pa厚度最小。M50NiL钢在350 Pa渗氮和AISI 4140钢在170 Pa渗氮时,表面层具有最优的强韧性。摩擦磨损性能显示,170 Pa和350 Pa气压渗氮的摩擦磨损性能明显优于250 Pa气压渗氮,其中磨损率规律与渗氮层的韧性值测试结果吻合。结论 气压影响了氮离子的能量和分布,从而影响了渗层厚度,钢中的合金元素含量和气压共同影响表面强韧化效果,并且表面强韧化效果直接影响渗氮层的摩擦磨损性能。