H13钢表面硼铬复合渗层的冷热循环裂纹扩展特性

通过TRD盐浴处理方法在H13钢表面分别制备出硼铬复合渗覆层和单渗硼覆层。在试样上切出预制裂纹并在20～650℃下分别进行热疲劳循环试验,采用电子探针显微分析仪观察预制裂纹尖端的裂纹扩展情况,并通过点扫描分析表面氧化团形成原因。结果表明,硼铬复合渗层表面氧化现象更轻微,扩展的裂纹更少,说明硼铬复合渗层比单渗硼层拥有更好的抗疲劳性能。渗硼试样的裂纹扩展是氧化撕裂和应力撕裂的共同作用导致的;硼铬复合渗试样的裂纹扩展主要原因是应力撕裂。     

冷却方法及固溶处理对渗铬SUS304钢组织的影响

SUS304钢盐浴歧化反应渗铬后炉冷,渗层由碳化物、α相(Fe-Cr)和弥散分布的粒状σ相组成,无显微裂纹;基体晶界碳化物呈网状分布.水冷可抑制基体中的碳化物及渗层σ相的形成,但使渗层出现显微裂纹.空冷时基体晶界碳化物析出较少,渗层无显微裂纹,而且渗层中的σ相粒径比较小.渗铬炉冷后的试样经1050℃固溶处理,基体晶界网状碳化物及渗层中的σ相消失,但渗层碳化物增多且向表层富集,渗层的铬浓度和硬度均随固溶加热时间的延长而下降.     

铬碳化物扩散层形成的某些特征

本文对铁碳合金表面获得铬碳化物扩散层的形成特征进行了研究。渗铬材料为石墨、普通碳钢、灰口铸铁和白口铸铁,渗铬采用粉末法。为了能够看出渗铬介质中铁含量对渗层形貌的影响,所以使用高纯度的铁粉与铬粉。渗铬工艺为;567～1100℃加热5～1500分钟。通过X线衍射测定渗层的相组成;用电子探针测定渗层中Cr与Fe的分布;用光学及电子显微镜对渗层的显微组织进行观察,电镜试样采用复型和薄膜二种。薄膜衍射法显示了M_7C_3层结构,并测定了它的晶体位向。当试样加热到正常渗铬温度时,发现在低于Ac_1温度下即已开始形成碳化物层。本文试验表明;渗层中M_3C出现与否主要取决于渗铬温度和被渗材料中的含碳量;渗铬介质中的Fe;Cr比对渗层显微组织和厚度影响很大;柱状晶粒M_7C_3层具有某种特殊的晶体学位向关系,即M_7C_3的[0001]方向垂直于扩散前沿。这些碳化物层微观组织数据都是通过薄膜透射法获得的。碳化层生长方向的确定,是我们提出碳化物层形成的扩散模型的依据。     

冷却方法及固溶处理对渗铬SUS304钢组织的影响

ＳＵＳ３０４钢盐浴歧化反应渗铬后炉冷,渗层由碳化物、α相（Ｆｅ－Ｃｒ）和弥散分布的粒状σ相组成,无显微裂纹：基体晶界碳化物呈网状分布。水冷可抑制基体中的碳化物及渗层σ相的形成,但使渗层出现显微裂纹。空冷时基体晶界碳化物析出较少,渗层无显微裂纹,而且渗层中的σ相粒径比较小。渗铬炉冷后的试样经１０５０℃固溶处理,基体晶界网状碳化物及渗层中的σ相消失,但渗层碳化物增多且向表层富集,渗层的铬浓度和硬度均随固熔加热时间的延长而下降。     

典型模具钢热渗铬之研究比较

采用旋转管状炉方法以固定的渗铬配方、相同的温度与时间,对冷、热工具钢、高碳工具钢、中碳铬钼合金钢4种试样分别做渗铬处理及渗铬后淬回火处理,将处理好的试片分别以X-光衍射分析试验来分析铬硬质层的成分,利用微小硬度机量测其表面渗铬层微硬度值,并以耐磨耗试验测试其耐磨性,比较钢材在渗铬后和渗铬后淬回火处理两种方法性能之差异。由试验结果发现SCM440、SKD61、SK3和SKD11试片渗铬后表面生成Cr_3C_2、Cr_(23)C_6与Cr_7C_3碳化铬层,淬回火后渗铬层平均膜厚分别为14.81、16.20、17.50和18.80μm,其硬度分别为1 633、1 653、1 883和1 821 HV。钢材含碳量越高则渗铬层越厚且越硬,反之含碳量越小则渗铬层越薄且硬度也较软,基材渗铬后需经过淬回火其硬度值才会提升,且经淬回火后的渗铬层其硬度、膜厚、组织等,皆无剧烈改变。经耐磨耗试验得知含碳量高的材质其膜厚最厚,硬度最硬,耐磨性也最好。     

渗剂成分对钨铬表面复合层组织的影响

采用碳化钨和高碳铬铁作为主要渗剂,利用传统的铸渗工艺研究了渗剂成分对钨铬表面复合层组织的影响。结果表明:在ZG230-450铸件表面形成了一定厚度,与基体呈冶金结合的表面复合层;随碳化钨含量的增加,表面复合层中铬碳化物和钨碳化物的相对数量发生变化;随碳化钨和高碳铬铁含量的增加,表面复合层中铬碳化物的形态由断续网状转变为葵花状和条杆状。     

45钢双层辉光离子渗Cr-C工艺的研究

在45钢表面利用双层辉光离子渗铬和双层辉光离子渗碳技术,形成高碳化物含量的合金层,对该合金化渗层进行淬火、回火及耐磨性的对比试验。结果表明,在本试验的工艺条件下,渗铬层可达数百微米以上;渗Cr-C+淬火回火后,渗层碳化物细小、弥散、均匀,渗层耐磨性达到了淬火回火G Cr15钢的7.8倍。     

碳素工具钢560℃双辉等离子渗铬硬化的研究

采用离子氮化＋双层辉光离子渗金属的复合处理渗铬新技术，对碳素工具钢进行560℃表面渗镀铬硬化研究。结果表明，渗镀层组织由沉积层＋扩散层组成；渗镀层表面形成4～5μm的沉积层，含铬量达50％以上，致密并与基体冶金结合；内有20-25μm的扩散层，扩散层含铬量呈梯度分布；经X射线衍射分析，其表面物相由Fe-Cr、CrN、Cr7C3、Cr23C6等组成；渗镀层的显微硬度达1000HV以上，硬度向内逐步降低，呈梯度分布。     

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.     

45钢双层辉光离子渗Cr-C工艺的研究

在45钢表面利用双层辉光离子渗铬和双层辉光离子渗碳技术，形成高碳化物含量的合金层，对该合金化渗层进行淬火、回火及耐磨性的对比试验。结果表明，在本试验的工艺条件下，渗铬层可达数百微米以上；渗Cr-C＋淬火回火后，渗层碳化物细小、弥散、均匀，渗层耐磨性达到了淬火回火GCr15钢的7．8倍。