AISI304表面硅化物渗层的制备及其900℃循环氧化性能研究

采用NaCl:KCl:NaF=2:2∶1(摩尔比)的中性熔融盐作为载体,Na2SiF6∶ Si=8:2粉末做为渗硅剂,以SiO2为助渗剂,800℃下渗硅5h可实现在AISI 304不锈钢表面形成厚约600 μm的富含Cr、Ni合金元素的Fe3Si型硅化物渗层,研究了渗层在900℃下的循环氧化行为.采用X射线衍射仪分析了渗层和氧化膜的物相组成,用附带能量色散谱仪附件的扫描电子显微镜研究了渗层和氧化膜截面的形貌和成分.结果表明,渗层为以Fe3Si相为主,Cr在渗层中含量低于其在304不锈钢基体中含量,而Fe和Ni在基体和渗层中的含量大致相当.氧化动力学遵从二次抛物线规律;Cr和Si元素发生上坡扩散形成以SiO2和Cr2O3为主的内层氧化膜,外层氧化膜以Fe2O3为主,这种复合氧化膜是渗层具有优异抗氧化性能的原因.     

AISI304不锈钢表面硅化物渗层的制备与抗氧化性能

采用ω（NaCl）∶ω（KCl）∶ω（NaF）=2∶2∶1（摩尔比,下同）的中性熔融盐作为载体,ω（Na2SiF6）∶ω（Si）=8∶2粉末做为渗硅剂,800℃下渗硅10 h可实现在AISI 304不锈钢表面形成厚度约500μm的富含Cr、Ni合金元素的Fe3Si型硅化物渗层。采用X射线衍射仪（XRD）分析了渗硅层的物相组成,用附带能量色散谱仪（EDS）附件的扫描电子显微镜（SEM）研究了渗层截面的形貌和成分。结果表明,渗层以Fe3Si相为主,Cr在渗层中含量低于其在304不锈钢基体中含量,而Fe和Ni在基体和渗层中的含量大致相当。Fe3Si型硅化物渗层在800℃和900℃下的氧化动力学均遵从二次抛物线规律。AISI 304不锈钢渗硅层在800℃下的抗氧化性能略优于不锈钢基体,而在900℃下AISI 304不锈钢发生灾难性破坏,硅化物渗层表现出比其在800℃下更为好的抗氧化性能。900℃下Cr和Si元素发生上坡扩散最终在渗硅层表面形成富含SiO2和Cr3O4的复合氧化膜是其优异抗氧化性能的原因。     

0Cr18Ni9不锈钢表面渗Si层制备及抗氧化性能研究

通过熔盐非电解沉积法在0Cr18Ni9不锈钢表面进行渗硅处理.试验表明,当温度达到800℃渗硅时间为10 h时,在不锈钢基体上产生约500 μm的富含Cr、Ni合金元素的Fe3Si型硅化物渗层.采用X射线衍射仪(XRD)分析了渗硅层的物相组成,用附带能量色散谱仪(EDS)附件的扫描电子显微镜(SEM)研究了渗层截面的形貌和成分.通过氧化质量增加的方法,比较了渗硅试样和0Cr18Ni9不锈钢在800℃下的循环氧化行为.结果表明,经过渗硅处理后不锈钢的氧化质量增加明显小于不经过硅化处理的0Cr18Ni9不锈钢的氧化质量增加,其原因是在循环氧化的时,发生了Si、Cr原子从基体到渗层的上坡扩散,并且在内外氧化层中产生了偏聚的SiO2、Cr2O3,等氧化产物,从而对基体起到很好的保护作用.     

渗硅奥氏体不锈钢的组织和性能研究

采用硅粉作渗剂,在850℃、900℃和950oC对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了不同时间的渗硅处理。通过金相试验、XRD和硬度试验等研究了渗硅层的组织、渗层深度、硬度和抗氧化性能。结果表明,1Cr18Ni9Ti钢均获得了致密的渗硅层,渗层主要由Fe3Si相以及少量的FeSi相组成,其中夹杂着黑色粒状物。渗层深度随着渗硅温度的提高而增厚,并与渗硅时间的平方根成正比;稀土催渗剂可以明显提高渗硅层深度。渗硅显著提高了不锈钢的表面硬度及抗氧化性能。     

机械能助渗硅的研究

开发研究了机械能助渗硅工艺 ,将渗硅温度由常规工艺的 950～ 1 0 50℃降低到 480～ 540℃。用自己研制的渗硅剂 ,在540℃× 4h得到 60 μm的渗硅层。渗硅层表面硬度为 70 0HV0 .1 ,由外向里 ,逐渐降低到其基体硬度。渗硅层表面为Fe3Si相 ,组织致密 ,未发现明显的孔隙 ,能实现无孔渗硅 ,满足耐蚀性要求。渗硅层的硅含量 (质量分数 )为 1 8%左右 ,略高于常规工艺所得渗层的硅含量。机械能助渗硅的渗硅温度低 ,渗硅时间短 ,节能效果十分显著 ,产品质量明显提高 ,且设备投资少 ,原料来源广泛 ,成本低廉 ,将为渗硅在耐蚀性方面的应用提供广阔的前景。     

1Cr13不锈钢硼-碳复合渗工艺及其性能

对1Cr13马氏体不锈钢进行950 ℃预渗碳6 h复合不同渗硼工艺处理,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及配套能谱分析仪(EDS)、显微维氏硬度计、XRD、电化学工作站等研究了复合渗工艺以及最终热处理对硼碳复合渗层组织和性能的影响。结果表明,1Cr13钢最佳硼碳复合渗工艺为950 ℃固体渗碳6 h复合950 ℃固体粉末渗硼6 h,在此工艺下,渗硼层硬度高达1436 HV0.1,交界层硬度为924 HV0.1,预渗碳层硬度为630~910 HV0.1,基体心部硬度为560～590.7 HV0.1,复合渗层硬度梯度整体较为平缓。EDS检测得出交界层Cr元素含量最高,其质量分数为13.49%。XRD物相检测得出渗硼层中主要是硬度高且脆性较小的Fe₂B相,存在少量FeB和CrB相。复合渗试样与原样的腐蚀电极电位相比提升了0.104 V,硼碳复合渗工艺提高了1Cr13不锈钢的耐腐蚀性能。     

包渗温度对W6Mo5Cr4V2钢渗硼层组织和性能的影响

采用浆料包渗法,以B4C为供硼剂,NH4Cl+KBF4为复合活化剂,SiC为填充剂,蛋白质(鸡蛋清)为粘结剂,在W6Mo5Cr4V2高速钢表面制备渗硼层。研究了渗硼温度对渗硼层组织和性能的影响。结果表明:包渗温度650℃时,渗硼层组织以Fe2B相为主,在750℃、850℃时,形成了V2B3相,在950℃时渗硼层组织中出现了Fe2Si0.4B0.6相;渗硼层的显微硬度随温度的升高先增后降低,其最小显微硬度值为810 HV,为基体的(235 HV)3.5倍;渗硼层最小摩擦系数为0.12,为基体的1/3。磨损机制在750℃时发生转变,由粘着磨损为主转变为磨料磨损为主。     

纯镍渗硼硅处理工艺及组织性能研究

采用粒状渗剂分别在渗硼硅温度为850、900、950℃,保温时间为2、8 h的工艺参数下对纯镍表面进行固体渗硼硅处理。用光学显微镜(OM)对渗层横断面进行了显微组织观察,用显微硬度计测试渗层的硬度分布,用M200型磨损试验机研究未渗硼硅和渗硼硅纯镍的耐磨性,采用循环氧化试验研究未渗硼硅和渗硼硅纯镍的抗高温氧化性。结果表明,纯镍渗硼硅后,渗层为硅化物层和硼化物层,且硅化物和硼化物的显微硬度都大于基体硬度,渗层厚度随着渗硼硅时间和温度的增加而增加,其范围约为36~237?m,用X射线衍射仪(XRD)分析出渗层为硼化物层(Ni2B)和硅化物层(Ni3Si、Ni5Si2和Ni2Si)。磨损试验结果表明渗硼硅后试样的耐磨性得到提高。抗高温氧化试验结果显示未渗硼硅纯镍试样抗高温氧化性优于渗硼硅后纯镍试样。     

碳素工具钢低温双辉等离子渗镀铬硬化的研究

利用双层辉光等离子渗金属技术,在580℃对T10钢进行表面渗镀铬硬化的研究.结果表明:渗镀层由沉积层 扩散层组成;沉积层厚5～6μm,组织致密,与基体结合紧密,且w(Cr)＞48%;内有15～20μm的扩散层,扩散层中铬含量呈梯度分布;经X射线衍射分析,其表面物相由Fe、Fe-Cr、Cr7C3、Cr23C6、等组成;渗层的显微硬度达700HV以上,硬度向内逐步降低,且呈梯度分布.     

T12钢盐浴渗铬工艺对渗层组织和性能的影响

采用正交实验方法优化T12钢的低温盐浴渗铬工艺。正交实验表明,以BaCl2-CaCl2为基盐,以Cr2O3 铬盐(Cr3 ) 铬粉 NaF为渗铬剂,在0.15MPa氩气保护下,经850℃×6h渗铬,可获得与基体结合良好的48μm的渗铬层,渗层表面铬浓度约86.9wt%,表面硬度可达1750HV。渗铬表层主要物相为Cr7C3、Cr2C、Cr和(Cr,Fe)2O3组成。渗铬层具有优良耐蚀性,阳极极化曲线的测定分析证明渗铬层的耐腐蚀性能优于1Cr18Ni9Ti不锈钢。