稀土元素在化学热处理中的催渗和扩散机理研究

稀土元素的特殊电子结构(4f)决定了它具有很高的化学活性,在化学热处理中能起到活化催渗作用,显著提高渗速;稀土元素被渗入钢件表层,有效地改善了渗层组织和性能.从化学热处理的基本过程入手,简要介绍了稀土在化学热处理中的作用,着重分析了稀土元素的活化催渗和扩散机理.     

稀土元素用于化学热处理的研究现状

为进一步认识稀土元素对合金表面性能的改良潜力,不断扩大我国稀土化学热处理的应用范围,重点介绍了稀土元素在渗碳、碳氮共渗、渗硼、渗钒及复合共渗等化学热处理工艺中的最新研究成果、特点及其应用现状,简要分析了稀土在化学热处理中的活化催渗、改善渗层组织性能的作用机理,总结指出了稀土化学热处理的主要研究方向和未来发展趋势。     

第4章 表面合金化

把一种或几种元素渗入基体金属(或合金),改变其表层成份和组织,并提高其使用性能的方法,称为表面合金化或化学热处理。化学热处理的原理以及在钢铁基体上渗碳、碳氮共渗、氮化、渗硼、碳氮硼三元共渗、渗硫、硫氮及硫碳氮共渗等,巳在本手册第44篇的化学热处理章中作了介绍。本章只着重介绍渗铝、渗硅、渗钒、渗铬、渗锌     

稀土元素对碳氮共渗过程中渗层碳氮浓度的影响

本文研究了稀土元素对碳氮共渗过程中渗层浓度的影响。试验结果表明,稀土可使共渗表层碳氮浓度有所提高,渗层深度增加。用电子探针能谱测出渗层沿表面的碳浓度分布曲线,从而进一步证实了稀土的活化催渗作用。     

齿轮用钢稀土碳氮共渗层摩擦学性能研究

研究了稀土元素对齿轮钢碳氮共渗过程及其摩擦磨损性能的影响.结果表面:稀土对齿轮钢碳氮共渗过程有明显的催渗作用;稀土在碳氮共渗中渗入钢表面起微合金化作用改善了渗层组织;稀土碳氮共渗处理后的抗干磨损性能及抗滑动磨损性能均明显优于普通碳氮共渗处理.     

室温形变和稀土元素对20钢碳、氮共渗的复合作用

本文研究了室温形变和稀土元素对20钢碳、氮共渗的复合催渗作用。试验结果表明,适当的室温形变和加入稀土元素对20钢碳、氮共渗有明显的复合催渗作用,可使860℃共渗时的渗层厚度增加达38%,并且复合作用的结果使渗层组织和显微硬度分布得到改善,从而有利于性能的提高。文章讨论了室温形变对稀土元素渗入的有益影响。     

汽车齿轮热处理工艺的研究进展

综述了汽车齿轮制造中热处理的主要工艺,重点介绍了预备热处理工艺、渗碳、碳氮共渗、渗氮和感应淬火工艺及其进展,简述了激光淬火、低压真空渗碳、稀土共渗等汽车热处理新工艺及应用现状,最后从高品质、低能耗、环保和智能化方面展望了汽车热处理工艺的发展方向.     

钢的稀土氮碳共渗技术研究进展

稀土元素对氮碳共渗渗层的硬度、耐磨性等性能的提高起到了积极的作用,稀土在氮碳共渗中的作用及相关机理有待进一步研究。通过参考现有国内外报道的试验及机理研究,对钢的稀土氮碳共渗的发展过程、类型及稀土的加入方式、在共渗过程中的作用机理、对渗层及基体力学性能的影响进行了综合分析和总结。对钢的稀土氮碳共渗存在的问题进行了探讨,并给出了一些建议。     

钢氢脆检测技术的研究进展

钢在熔铸、热处理、焊接、电镀过程中会有氢渗入,氢能诱发裂纹,使塑性降低,致使材料提前断裂。确定材料氢脆方法有物理检测法、化学检测法和力学检测法三类,物理检测法利用氢渗入材料加热后氢能释放的原理来确定材料渗氢的程度和速率,有压力氢探测仪、真空氢探测仪和劳伦斯测氢仪等,真空氢探测仪和劳伦斯测氢仪由于价格昂贵应用受到限制,后者在航空工业中已得到应用。     

12Cr13马氏体不锈钢B/C化学热处理的研究

研究了固体硼碳共渗及复合渗技术工艺参数对12Cr13马氏体不锈钢的组织和性能的影响。共渗方面对12Cr13钢进行不同硼碳比例的固体硼碳共渗热处理;复合渗方面对12Cr13马氏体不锈钢先进行固体渗碳,然后再进行渗硼处理,得出最优的复合渗参数。对最优参数下的共渗及复合渗12Cr13马氏体不锈钢试样进行显微硬度、XRD物相结构、电化学下耐腐蚀和摩擦磨损性能检测分析。结果表明：共渗温度950℃、共渗6 h条件下,硼碳共渗最优渗剂硼碳比为6∶4;化学渗6 h条件下,硼碳复合渗最优参数为950℃渗碳,950℃渗硼;硼碳共渗和复合渗试件经过最终热处理(淬火+低温回火)后,表层组织硬度最高可达1 507.3 HV_{0.98 N},心部硬度为420.6 HV_{0.98 N},最优参数下硼碳共渗及复合渗渗层厚度分别为976μm和1 125μm;电化学测试表明硼碳共渗和硼碳复合渗处理后材料的耐蚀性有所提高,共渗腐蚀电位为-0.578 V,复合渗为-0.582 V。磨损试验显示硼碳共渗和硼碳复合渗后经化学热处理可以显著提高12Cr13马氏体不锈钢的耐磨性能。     

化学热处理学术委员会在大连召开

中国机械工程学会热处理学会第二学术委员会(化学热处理学术委员会),第一次会议于1985年9月16日在大连召开。会议研究同意在第二学术委员会下设立四个专业技术委员会:①渗碳、碳氮共渗技术专业委员会;②离子轰击化学热处理技术专业委员会;③气相沉积技术专业委员会;④渗金属、渗硼技术专业委员会。     

气体氮碳共渗中NH3和CO流量对低碳钢渗层组织及其性能的影响

通过调控气体氮碳共渗过程中的NH_3和CO流量来调控气氛中的氮化势和碳势,从而调控共渗层的微观组织和性能。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和电化学分析仪研究了气体氮碳共渗过程中的NH_3和CO流量对低碳钢氮碳共渗层的微观组织结构及其性能的影响。研究结果表明:气体氮碳共渗气氛中,随着NH_3流量的增加,化合物层厚度增大但致密性降低;随着CO流量的增加,化合物层致密性逐渐增大,但渗层厚度先增大后减小。氮碳共渗过程中C的加入可抑制γ'相的形成而促进ε相的产生,过量的C会形成θ相,但是C的渗入对渗层腐蚀性能影响较小。NH_3和CO对氮碳共渗过程中的协同作用表现为,当NH_3流量增加时,可相应增加CO流量来获得较厚、致密、耐腐蚀的化合物层。     

几种常用低温化学热处理渗层的抗咬合性能

采用Falex试验法,研究了几种常用低温化学热处理渗层的抗咬合性能,结果表明盐浴硫氮碳共渗、气体渗氮、气体氮碳共渗层具有优异的抗咬合性;离子渗氮及离子渗氮+低温电解渗硫亦可改善抗咬合性,各种渗层的抗咬合性均符合Bowden和Tabor理论。     

稀土元素对钢渗碳过程的催化作用

本文研究了稀土元素对钢渗碳过程的影响．试验结果表明．无论采用固体法或气体法，稀土元素对钢的渗碳过程都有明显的催化作用，渗速提高２０－３０％．电子探针测定证实稀土元素Ｌａ、Ｙ和Ｃｅ等被渗入钢的表面．本文还讨论了稀土对渗碳的催渗过程与机理．     

渗碳淬火有效硬化层深的测量计算方法

在工程机械中，一般齿轮类，轴类等零件都是在交变载荷下工作，不仅要承受冲击载荷和表面磨损，同时还要求零件心部保持足够的塑性和韧性，单一的热处理工艺是不能满足使用要求的，困此一般都使用渗碳(或碳氮共渗)表面化学热处理工艺。它是将碳元素渗入钢的表面、     

一种激光-稀土复合处理金属表面改性的新方法

提出采用激光熔凝－稀土扩渗复合处理对钢表面改性的新方法。实验结果表明，该方法可以进一步改善渗稀土试样表层显微组织，使其晶粒得到明显细化，组织更加均匀、致密，渗入元素浓度梯度减小，耐腐蚀和抗摩损性能显著提高，可在工业上推广使用。     

稀土元素对38CrMoAl钢氮化层组织和性能的影响

本文研究了在气体氮化渗剂中加入微量稀土元素对38Cr MoAl钢渗层组织和性能的影响。试验结果表明:稀土在氮化时被渗入到钢的表层起了微合金化作用,渗层组织中氮化物的形态、分布和尺寸有明显地改善;稀土氮化处理后的冲击韧性和弯曲疲劳极限较普通氮化处理的有所提高。借助于扫描电镜观察,探讨了氮化层疲劳的机制。     

化学热处理改善Ti-6Al-4V钛合金耐空蚀性能的研究

利用渗氮、渗碳和碳氮共渗3种化学热处理方法对Ti-6Al-4V钛合金表面进行改性,制备出3种不同成分的硬质表面层。利用SEM、XRD和Vickers显微硬度仪分别对3种表面层的微观形貌和结构、化学组成、显微硬度进行了表征,并利用磁致伸缩振动空蚀设备研究了表面层的耐空蚀性能。结果表明通过3种化学热处理均在Ti-6Al-4V钛合金表面形成了致密的硬质陶瓷层。该硬质陶瓷层在空蚀过程中可以抑制裂纹在表面过早的形成和向基体扩展,从而延长了空蚀的孕育期和显著地改善了钛合金的耐空蚀性能。     

掺稀土多孔硅基光放大复合玻璃研究

研究了在多孔硅基骨架中渗入氯化物系和稀土离子功能团的光放大复合玻璃，通过真空溶液掺杂工艺，将稀土离及氯化物包裹体溶液渗入具有良好三维连通性的多孔石英玻璃微孔中，经烧缩封孔热处理包含稀土离子的功能团收缩至２０－５０ｎｍ，不会对１．３２μｍ光产生明显散射损耗，同时包裹体使稀土离子具有较好的发光环境。     

表面渗层对钢件弯曲性能的影响

研究了不同含碳量的钢件经渗碳,渗硼,渗硼＋渗硫等化学热处理后,获得的表面渗层对钢件弯曲断裂强度和挠度的影响,结果表明,经上述化学热处理后钢件的弯曲断裂强度和挠度明显下降,对试样断口进行了分析。