工模具钢离子多元共渗的研究

本文进行了三种离子多元共渗工艺的对比试验研究，探讨了添加稀土、硼对氮化的影响。研究结果表明．对离子轰击化学热处理过程，稀土同样再有活化、催渗的作用。加入稀上提商了离子氯化层的硬度并增加渗层厚度、对渗层表面氮浓度分析表明，以加硼、稀土离子氯化的试样表面氯浓度最高，而以纯氮离子氯化最低。离子探针分析证实了稀土、硼的渗入．并在渗层中形成了浓度梯度，俄歇电子能对材料袭面杂质元素如硫、磷的分析表明．稀土促进了试样表面硫、磷的富集，这一方面净化基本的品界．另方面聚集在表面的氧、硫、磷在零件承受磨擦负荷的情况下，有润滑、减摩的作用。     

硫碳氮共渗及稀土的作用

在渗剂中不加稀土和加入不同量稀土的条件下，对３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢进行了硫碳氮共渗试验。用金相法和显微硬度法测定了硫碳氮共渗动力学曲线。利用二次离子质谱仪和Ｘ射线光电子能谱仪，对稀土在试样表面分布与存在状态进行了研究。结果表明，适量稀土对硫碳氮共渗具有明显的催渗作用；稀土能渗入钢中，渗入试样表面的稀土以氧化物和固溶态的形式存在；稀土通过促进碳氮硫原子在表面的吸附及破坏表面氮化层，清洁界面，加速硫碳氮共渗     

稀土催渗对耐蚀氮化的影响

针对Q235钢采用常规气体氮化，其耐腐蚀性能日渐不能适应工程应用要求的问题，探索了添加稀土催渗剂对Q235钢进行稀土催渗氮化的方法。详细研究了渗氮工艺对氮化层厚度的影响。测量了渗氮试样表层硬度沿渗层深度的分布及耐蚀性能与渗氮工艺的定量关系。所有实验与观察均为稀土与常规2种渗氮试样在相同条件下平行操作并做对比分析。采用X光荧光谱仪测量了渗层稀土元素的分布。用X射线衍射仪测量了渗层的相组成。用金相显微镜观察了2种渗氮试样的显微组织。研究结果得出，稀土催渗氮化比常规氮化显著增加了氮化层的厚度，其显微硬度与耐腐蚀性能大幅提高。600℃下渗氮2h为最适宜的稀土氮化条件。     

钢中稀土对化学热处理的影响与作用机理

介绍了钢中稀土对离子氮化、离子硫氮碳共渗及气体渗碳的影响，提出了钢中稀土促渗的“气团－通道”模型。指出稀土是通过直接和间接作用来加速氮、碳的扩散与氮、碳化物的形成。因此，钢中稀土具有显著的促渗作用，并提高渗层硬度。     

稀土元素对材料渗硼层表面硬度及组织的影响

为了研究稀土元素对渗硼层的影响,对20CrMnTi钢进行了不同工艺的渗硼试验。分析了稀土元素对渗硼层的组织以及表面硬度的影响。结果表明:稀土的加入使渗硼层更厚,组织更加均匀。对于单独渗硼工艺,加入稀土后,FeB相消失,试样表面整体硬度降低;而对于碳硼复合渗,稀土的加入使Fe2B相晶粒取向性更为明显,试样表面整体硬度略有升高。     

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。     

离子氮化中的物质传递

本文试图用经典的热力学方法分析发生在离子氮化过程中的物质传递问题,为此确定了过程中的表面边界条件。试验包括增重测量及氮浓度分布测量,在对已获数据进行了数值计算之后,估算了几种离子氮化过程中的氮物质传递速率。理论分析表明,离子氮化过程中的氮物质传递是由正向反应和逆向反应所确定的。正向反应包含各种离子与试样表面的相互作用,包括离子氮和中性氮,而逆向反应包含溅射和退氮。试验表明,在氮、氢混合气的离子氮化中,正向反应进行远比逆向反应要快,以至于后者对整个氮质量传递的贡献至少在氮化的早期阶段(即光亮氮化)可以被忽略。因而,在化合物层形成以前的离子氮化早期阶段氮的物质传递可以近似为一个由离子提供到零件表面的恒定的氮流。     

离子氮化中的物质传递

本文试图用经典的热力学方法分析发生在离子氮化过程中的物质传递问题，为此确字了过程中的表面边界条件。试验包括增重测量及氮浓度分布测量，在对已获数据进行了数值计算之后，估算了几种离子氮化过程中的氮物质递速率。理论分析表明，离子氮化过程中的氮物质螟由正向反应和逆向应应所确定的。正向反庆包含各种离子与试样表面的相互作用，包括离子氮和中性氮，而逆向反应包含溅射和退氮。试验表明，在氮，氢混合气的离子氮化中，正     

低温固体法稀土多元共渗的研究

本文研究了稀土化合物CeCl_3对低温固体多元共渗组织和性能的影响,从自配的多种渗剂中筛选出含CeCl_3的最佳配方,实现了低温固体氧、硫、氮、碳、硼、铈多元共渗,获得了组织和性能远优于其它表面化学处理的渗层。用金相、X射线衍射分析及离子探针等技术对渗层进行了较系统的分析;并对CeCl_3的催渗机理及稀土元素Ce的渗入机理进行了探讨.     

碳氮共渗-深层稀土硼碳氮共渗复合处理在20Cr钢耐火砖模具中的应用

在20Cr钢耐火砖模具表面进行了碳氮共渗-深层稀土硼碳氮共渗复合处理的生产试验研究.结果表明,复合处理硬化层的硬度梯度较平缓,稀土硼碳氮共渗层、碳氮共渗层以及基体形成了冶金结合,使模具寿命提高了80%以上.     

Cr12钢的稀土诱导离子渗氮工艺

对Cr12钢进行了稀土诱导离子溅射渗氮试验,利用显微硬度计测量了试样表面渗氮层的硬度与层深,结合XRD衍射仪分析了复合渗氮层的相组成,最后用摩擦试验机检测试样表面的摩擦磨损特性。结果表明,稀土能够影响Cr12钢离子溅射渗氮效果,且其效果随两者距离的增加而急剧下降。当稀土与Cr12钢试样距离小于25 mm时,试样表面硬度相对普通离子渗氮工艺明显减小,表面摩擦因数及磨损率略差,但其渗氮层深度却明显增加;当两者距离超过25 mm时,稀土诱导效果明显减弱,试样表面的硬度及摩擦因数与普通离子渗氮工艺基本相同,但磨损率明显增大。分析表明,稀土元素能增大试样表面氮离子的吸附能力且为其渗入提供路径优势,当两者距离过大时稀土离子吸附性减弱,诱导效果消失,同时也使试样表面产生晶格缺陷,降低了其表面抗磨损的能力。     

稀土在离子渗氮中的氧化对催渗效果的影响

利用Ｘ射线衍射仪和扫描电镜研究了稀土催渗离子渗氮过程中,稀土与氧之间的作用对催渗效果的影响。结果表明：用新稀土块进行催渗时,稀土易与渗氮气氛中的氧结合,使气氛中的大部分氧被清除,大大削弱了氧对不参氮的阻碍作用,提高了渗速,稀土遥这种除氧作用是稀土催离子渗氮的又一重要原因,用过的旧稀土块催渗效果差,原因是在其表面形成了一怪厚的氧化物,使稀土的催渗作用不能充分发挥,若将这层氧化物剥去后再使用,稀土的催     

柴油机曲轴的离子渗氮工艺改进

采用脉冲式离子渗氮炉对柴油机曲轴进行了辉光离子渗氮处理。试验表明,在渗氮炉中放入含La、Ce的混合稀土,或在离子渗氮过程中通入少量CO2气体,都能明显促进离子渗氮,提高曲轴的耐磨性。     

含稀土钢在不同工艺条件下的渗氮行为

研究了在38CrMoAlA钢中加入稀土对气体渗氮和液体渗氮的影响。发现在两种渗氮方式下钢中稀土都能明显提高表面及近表面硬度,但略减小了渗层厚度。同时还发现,钢中稀土元素对气体渗氮比对液体渗氮的影响明显。而且,在本文试验条件下,稀土含量约0.0955%（质量分数）时影响最大。     

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。     

混合稀土对38CrMoAlA钢气体渗氮的影响

为了克服普通渗氮速度慢、周期长、渗氮层薄且脆性较大的缺点,研究了La、Ce、Pr、Nd混合稀土对38CrMoAlA钢的气体渗氮行为的影响,并对钢渗氮处理过程中的稀土催渗机理进行了探讨.研究发现:稀土能明显提高38CrMoAlA钢表面及近表面的硬度,而且稀土的作用在高温渗氮条件下比在低温渗氮条件下更明显,分析认为这是由于在稀土周围形成了氮原子气团造成的;但稀土的加入略减小了渗层厚度,这是由以稀土原子为中心的间隙原子气团的"土坝效应"造成的.     

塑性变形和稀土元素对离子SCN共渗的影响

研究了塑性变形和稀土元素对离子SCN共渗过程的影响。结果表明，塑性变形对离子SCN共渗过程和气体氮化过程的影响有着不同的规律；稀土元素对离子SCN共渗工艺具有明显的催渗作用，且发现对于合金钢的催渗效果要比碳钢大。对室温成型工件进行稀土SCN共渗工艺处理，可有效地改善工件表面的耐磨性。     

稀土含量对Ti6Al4V钛合金等离子渗氮层组织和摩擦学性能的影响

目的研究稀土含量对Ti6Al4V钛合金表面等离子体渗氮层结构和性能的影响。方法运用等离子表面改性技术对Ti6Al4V(TC4)钛合金进行等离子渗氮处理,渗氮过程中通入不同含量的稀土作为催渗剂,以获得钛合金表面强化层。利用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察渗氮层组织,用X射线衍射仪(XRD)分析渗层相组成,用能谱仪(EDS)检测渗层的化学成分,用维氏显微硬度计测量渗层的显微硬度,用球-盘式摩擦磨损试验机和三维轮廓仪检测渗层的摩擦磨损性能。结果TC4钛合金表面等离子渗氮层结构包括表面化合物层(主要成分为δ-TiN)和扩散层(主要为N原子扩散形成的N-Ti固溶体),加入稀土可以促进N原子向基体的扩散,提高渗氮速度。渗层厚度增加,硬度和耐磨性能提高,扩散层使钛合金基体与化合物层之间的硬度梯度更加平缓。当稀土通入速率为60 mL/min时,渗层厚度可达155μm,表面硬度为1275HV0.05,摩擦系数降到0.27,磨损率明显降低。结论钛合金等离子渗氮过程中加入稀土可以有效提高渗速,改善渗氮层硬度,提高材料表面的耐磨性能。     

稀土元素在金属表面改性中的应用

介绍了近年来稀土元素在表面改性技术领域的研究成果,着重分析了稀土催化机理和微合金化机理,以及稀土在渗碳、渗氮、渗硼、渗钒和复合共渗领域取得的最新研究进展。结果表明,合适的稀土元素和含量对金属表面的化学热处理具有明显的催化作用,能有效提高渗速,改善渗层的品质和组织。文章指出了稀土化学热处理的研究方向及未来发展趋势。     

用稀土渗氮缩短合金结构钢渗氮时间的研究

通过试验,确立了在稀土的作用下,提高渗氮温度的可能性.通过二段稀土渗氮法与常规渗氮的对比试验,表明稀土二段渗氮法工艺比常规渗氮的渗速快、金相组织好、硬度不降低、脆性小等优点.