42CrMo钢离子氮碳氧多元共渗及动力学分析

以42CrMo钢为材料,通过在离子氮碳共渗过程中添加空气进行离子氮碳氧多元共渗。采用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对渗层形貌、渗层厚度、渗层物相和截面硬度进行分析。研究结果表明,在传统离子氮碳共渗过程中添加适量的空气具有显著的催渗效果,且以空气流量为0.3 L/min的效果最佳,截面硬度也得到大幅度提高。离子氮碳氧多元共渗中氮原子的扩散激活能从传统离子氮碳共渗的56.12 k J/mol降低到25.27 k J/mol。同时,对离子氮碳氧多元共渗的机理进行了分析。     

用空气和汽油进行离子氮碳氧多元共渗

研究了40Cr钢空气/汽油离子氮碳氧多元共渗工艺,利用光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪和扫描电镜分析了渗层组织、表面硬度、相组成和截面形貌,讨论了空气和汽油的比率对渗层组织、相组成及显微硬度分布的影响.试验结果表明,40Cr钢空气/汽油离子氮碳氧多元共渗是可行的;离子氮碳氧多元共渗的渗层硬度和厚度随着汽油/空气比例的增加而增加,试样表面的相组成随着气氛的变化而变化,并且氧能促进共渗.     

45钢离子氮氧共渗与离子渗氮动力学对比研究

在783~843 K温度范围和不同保温时间(30~240 min)对45钢进行了离子氮氧共渗和离子渗氮表面改性处理,对比研究了两种处理方法的动力学。离子氮氧共渗是在离子渗氮的基础上添加流量为0.2 L/min的空气实现的。利用光学显微镜和X射线衍射仪对化合物层显微组织、厚度及物相组成进行了测试和分析。结果表明,添加适量空气可显著促进活性氮原子在基体内的扩散,离子氮氧共渗的扩散系数比普通离子渗氮显著提高,扩散激活能从227.25 k J/mol降低到138.57 k J/mol,从而可达到降低温度或缩短保温时间的效果。同时,计算得到了45钢在783~843 K温度范围内离子氮氧共渗时化合物层厚度与温度T(K)和保温时间t(s)的动力学关系式。     

乙醇在空气／乙醇离子氮碳氧多元共渗中的作用

研究了40Cr钢在空气/乙醇离子氮碳氧多元共渗过程中乙醇对化合物层厚度的影响.利用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计对化合物层的微观组织结构和显微硬度进行了分析.试验结果表明:在空气/乙醇离子氮碳氧多元共渗中,随着乙醇流量的增加,化合层厚度先增加再减少,最表面硬度先增加再减少,过量的碳抑制ε相的生成.     

空气-乙炔碳氮氧离子多元共渗工艺研究

用空气-乙炔混合气体作为气源,对40Cr钢进行了离子碳氮氧多元共渗;用光学金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计,对渗层形貌、物相和显微硬度进行了分析检测。结果表明:乙炔浓度是影响性能的关键因素,它对硬度、物相起着决定性的作用。与常规离子渗氮相比,以空气-乙炔混合气体作为气源的碳氮氧离子多元共渗工艺操作简便,成本低廉。     

空气-乙炔碳氮氧离子多元共渗工艺研究

用空气-乙炔混合气体作为气源,对40Cr钢进行了离子碳氮氧多元共渗;用光学金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计,对渗层形貌、物相和显微硬度进行了分析检测.结果表明：乙炔浓度是影响性能的关键因素,它对硬度、物相起着决定性的作用.与常规离子渗氮相比,以空气-乙炔混合气体作为气源的碳氮氧离子多元共渗工艺操作简便,成本低廉.     

激光淬火预处理对40Cr钢离子碳氮氧硫共渗层组织与性能的影响

通过观察金相组织、测量表面硬度和渗层深度、检测耐蚀性等方法,研究了激光淬火预处理对40Cr钢离子碳氮氧硫共渗层组织和性能的影响。结果表明,激光淬火预处理缩短了离子碳氮氧硫共渗的时间,降低了共渗的温度。激光淬火预处理可提高共渗工件表面硬度及渗层深度,经激光淬火/离子多元共渗处理后,40Cr钢表面的ε-Fe2-3N相和FeS含量增多,Fe3C含量减少,可明显地改善其耐蚀性。     

喷砂预处理与离子氮碳氧硫复合工艺

按照不同共渗工艺参数,分别对38CrMoAl钢试样进行喷砂预处理离子氮碳氧硫共渗复合处理和离子氮碳氧硫共渗处理.结果表明,喷砂预处理离子氮碳氧硫共渗复合工艺有利于缩短共渗时间和降低共渗温度;在相同的共渗介质与共渗参数下,喷砂预处理离子氮碳氧硫共渗复合处理的表面硬度可达913 HV0.2,渗层厚度大约为0.33 mm,比离子氮碳氧硫共渗分别增加了35％和43％;经喷砂预处理离子氮碳氧硫共渗复合处理后耐腐蚀性增加.     

AISI440C钢氧-氮-碳三元共渗渗层显微组织与硬度研究

以空气、丙烷、氨气等作为气源,利用低温气体多元共渗技术在AISI4400C钢表面进行低温气体氧-氮-碳三元共渗处理,以提高其表面硬度.借助光学金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和扫描电镜,对渗层形貌、物相、显微硬度梯度变化趋势以及元素分布进行检测分析.结果表明,在基材表面共渗层形成了厚且均匀致密的化合物层,该化合物层以氮化物、碳化物和氧化物为主;三元共渗过程中氧的加入可促进化合物层的形成,缩短共渗时间,获得的三元共渗层表面硬度最高可达1170HV.     

低温离子氮碳共渗温度对AerMet100钢摩擦学性能的影响

研究了不同温度对AerMet100钢渗氮层和氮碳共渗层的显微组织、表面硬度、渗层截面硬度梯度以及耐磨性的影响,并考察了渗层的磨损机理。结果表明,氮碳共渗层相较于渗氮层表面生成的化合物更加细小,表面更加平整光滑;离子渗氮、离子氮碳共渗处理都可显著提高AerMet100钢的表面硬度;随着温度的增加,共渗层厚度也明显增加;氮碳共渗层比渗氮层具有更低的摩擦因数,在共渗温度为480 ℃时氮碳共渗试样具有最低摩擦因数和磨损率,表现出最佳的耐磨性。渗氮层的磨损机理为氧化磨损和表面疲劳磨损,氮碳共渗层的磨损机理为氧化磨损、磨粒磨损以及表面疲劳磨损。     

304 不锈钢低温离子渗氮及氮碳共渗处理

目的研究304不锈钢离子渗氮层和氮碳共渗层的组织、硬度及耐磨、耐蚀性能,并考察渗层的磨损机理。方法利用离子渗氮及氮碳共渗工艺在304不锈钢表面获得硬化层,利用XRD,OM及共聚焦显微镜、显微硬度仪、电化学测试仪,分析处理前后渗层的组织、相结构及渗层的硬度及耐磨耐蚀性能。结果 304不锈钢氮碳共渗和渗氮层主要为S相层,在相同工艺条件下,氮碳共渗工艺获得的渗层为γN+γC的复合渗层,且厚度大于单一渗氮层。渗氮层和氮碳共渗层硬度约为基体硬度的3.5倍。在干滑动摩擦条件下,氮碳共渗层比渗氮层具有更好的耐磨性能;渗氮层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟效应和断裂,氮碳共渗层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟和微切削。电化学测试表明,渗氮层和氮碳共渗层的耐蚀性能均优于基体。结论 304不锈钢在420℃进行离子渗氮和氮碳共渗处理后,硬度和耐磨性能可大幅提高,且氮碳共渗处理效果更佳。     

离子氮碳共渗中氮对化合物层的影响

研究了在离子氮碳共渗过程中氮对化合物层厚度的影响，同时对化合物层的微观组织结构和显微硬度进行了分析。结果表明：在离子氮碳共渗过程中，气氛中低氮势不利于ε相的生成，且渗层的显微硬度较低；高氮势有利于ε相的生成，同时提高了渗层的显微硬度；当氮势超过60％后对化合物层厚度影响不大。     

离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理对45钢组织与性能的影响

为进一步提高渗层厚度及渗层性能,对45钢进行离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和光学显微镜对渗层厚度、物相组成、截面与表面硬度、渗层脆性进行了分析。结果表明,复合处理可使45钢获得比单一离子渗氮或离子氮碳共渗更快的渗速、更优的性能。相同的处理时间下,复合处理渗层厚度比单一离子渗氮或离子氮碳共渗大幅度增加,有效硬化层比单一离子渗氮增加约35μm,提高约1倍,同时渗层脆性显著降低。物相分析表明复合处理后化合物层中ε相和γ'相的相对含量发生了变化,即ε相增多,而γ′相减少。     

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。     

碳氮共渗-深层稀土硼碳氮共渗复合处理

探讨了碳氮共渗与深层稀土硼碳氮共渗复合处理工艺.结果表明:复合处理在工艺上是可行的;复合处理试样的截面组织由表层稀土硼碳氮共渗层、中间碳氮共渗层及内部基体组织三部分组成;相当于在高硬度表层与较软基体中间插入一层中等硬度的过渡层,减小了硬度梯度,有效避免工件在工作过程中高硬度表层的剥落.     

38CrMoAl钢循环等离子氮碳氧硫共渗工艺的研究

对38CrMoA l钢进行了常规等离子渗氮、循环等离子渗氮以及循环等离子氮碳氧硫共渗处理,研究这几种工艺对表面硬度、渗层组织、硬度梯度的影响。结果表明：循环等离子氮碳氧硫共渗有利于形成共渗元素进一步扩散的通道,加速共渗元素的渗入;综合表面硬度和渗层厚度,循环等离子氮碳氧硫共渗工艺明显优于常规等离子渗氮和循环等离子渗氮。     

SKD11钢的离子氮碳共渗工艺及其稀土催渗研究

为了探究SKD11钢的优化氮碳共渗工艺,对SKD11钢在530℃不同共渗时间、不同炉内气压、NH3/CO2不同气氛比值情况下的离子氮碳共渗进行了研究.运用XRD、SEM、显微硬度、摩擦磨损试验,对材料的显微组织、显微硬度和耐磨性进行了分析.试验结果表明:对于冷作模具钢SKD11,时间为10 h、NH3/CO2为10∶1、炉内气压为500～700 Pa时,氮碳共渗效果相对最好.另外,在上述优化工艺基础上,随着稀土La的加入,渗层变厚且渗层与基体结合更致密,表层到心部的硬度梯度更小,氮碳共渗效果更好.     

直流电场对35钢盐浴碳氮共渗技术的影响

以35钢为材料,研究了添加直流电场盐浴碳氮共渗技术。该技术在碳氮共渗盐浴中通过在被渗样品间施加合适参数的直流电场予以实现。分析了渗层的显微组织及白亮层厚度,测量了渗层硬度沿层深的分布,并进行了物相分析。实验结果表明:直流电场可以显著提高碳氮共渗速度;在碳氮共渗温度575℃,保温50 min,添加强度为7.5 V的直流电场时,白亮层厚度可以达到18.4μm,约是常规盐浴碳氮共渗获得白亮层厚度的两倍;电场快速盐浴碳氮共渗后试样表面硬度达到730 HV0.01;同时对电场快速盐浴碳氮共渗机理进行了讨论。     

高厚度化合物层的离子氮碳共渗处理

研究了如何在离子氮碳共渗过程中提高化合物层的厚度，同时对化合物层的微观组织结构和显微硬度进行了分析。结果表明，在离子氮碳共渗过程中，气氛中少量的碳能促进ε相的生成，有利于提高化合物层厚度；过量的碳会抑制ε相的生成，反而降低化合物层厚度。     

工业纯铁的氮碳钛离子共渗工艺

针对氮、碳二元离子共渗电磁纯铁的渗氮层硬度低、耐磨性差的问题,采用氮、碳、钛三元离子共渗的方法对其进行表面改性处理。结果表明,在相同渗氮工艺下,海绵钛的加入,有效地提高了渗氮层的表面硬度;在520 ℃共渗8 h时,测得渗层硬度最高可达513 HV0.05。但是三元离子共渗降低了纯铁的磁性能,尤以低磁性能降低较多,稍低于GB/T 3656—2008要求,中磁性能与高磁性能仍满足标准要求。