纳米化3J33钢稀土氮碳共渗生成相第一性原理表征

通过稀土化学热处理和第一性原理计算方法研究了纳米化3J33钢在500℃脉冲等离子体稀土氮碳共渗4h时共渗层的相结构和硬度分布以及共渗相的性质.结果表明,共渗层由厚度约5μm的化合物层和90μm的扩散层组成;共渗相主要由γ′-Fe4N和含碳氮的α′-Fe相组成;与纳米化的3J33钢相比,渗层表面硬度提高约1倍,基体时效后硬度也有所提高.计算结果表明,在共渗过程中γ′-Fe4N相较α′-Fe相更容易形成,但α′-Fe相更加稳定;γ′-Fe4N相的硬度高于α′-Fe相的硬度的主要原因是γ′-Fe4N相的N-Fe键较α′-Fe相的C-Fe键更强;此外,γ′-Fe4N相的体模量与剪切模量的比值大于1.75,因此该相具有延性.     

奥氏体氮碳共渗层的相组成与氮浓度分布

采用氨气和甲醇进行了奥氏体氮碳共渗试验，研究了渗层的相组成、相的微观形态、渗层氮浓度分布及硬度分布。结果表明，渗层主要由ε、γ′、A(奥氏体)和Fe3O4组成，另有少量α和Fe3C；ε为柱状晶，γ′为颗粒状，A为等轴晶粒，α和Fe3C呈孤岛状，Fe3O4存在于表面疏松中；化合物层氮浓度分布比较平缓，奥氏体含有较高氮浓度，因而具有较高硬度；整个渗层具有良好的硬度梯度分布。     

1Cr11Ni2W2MoV钢的离子渗氮

利用脉冲直流辉光等离子技术,对1Cr11Ni2W2MoV马氏体热强不锈钢进行不同工艺参数的离子渗氮。利用光学显微镜、显微硬度计、XRD对渗氮层的显微组织及硬度进行了分析。结果表明,在所选用的离子渗氮工艺参数下,1Cr11Ni2W2MoV钢渗层只由扩散层组成,渗氮温度≤560℃时,渗层主要由固溶N原子的α相组成,并伴有少量的γ'-Fe4N和CrN析出;随着渗氮温度的升高和渗氮时间的延长,固溶N原子的α相逐渐转变成γ'-Fe4N相,当处理温度达到590℃时,渗层主要由γ'-Fe4N和Cr N组成。离子渗氮后渗层的表面硬度较未渗氮前有显著的提高,在一定范围内,渗层的表面硬度和渗层深度都随着渗氮温度和渗氮时间的增加而增加,渗层硬度梯度分布也随着渗氮时间的延长变得平缓。     

纯铁高温两段离子渗氮层内的反常组织

采用ＳＥＭ和ｘ射线薄膜掠射装置测定了工业纯铁在Ｆｅ－Ｎ共析温度以上两段离子渗氮层的组织形态和γ’ａ两相沿渗层深度的分布。发现对应渗层的亚共析成分区存在网状分布的γ’相并构成富γ’相域；带状的ａ相区与基体邻接。这两种反常组织是由第二段降温渗氮时γ／ａ界面反向迁移所致。     

渗氮及氮碳共渗中的相行为和间歇供氨法

研究了渗层内ε、γ′和α[N]在渗入过程中的相行为 ,得出 :ε是单向 (向内 )长大 ,γ′是双向溶解 ,α是双向长大 ;表明ε相起储氮、γ′起传递氮的作用。在最差的条件下 ,各相内的扩散通量为 :|JεN| |Jγ′ N|≥ |JαN|,化合物ε、γ′不会影响α[N]的扩展。并提出可优化渗层相组成的间歇供氨法     

铁基粉末冶金气体N-C共渗技术的研究

研究了含Cr铁基粉末冶金的气体N-C共渗技术,分析了氮化层组织和相结构.结果表明:含Cr铁基粉末冶金有很高的气体氮碳共渗反应速度和扩散速度,渗层组织为化合物层+扩散层,相组成主要为α相和γ'相.     

奥氏体氮碳共渗层的组织分析及性能试验

对通氨滴醇奥氏体氮碳共渗工艺进行了试验研究，分析了渗层的相组成、相的分布形态和氮浓度分析，对渗层的冲击韧度和耐磨性进行了试验研究。结果表明，涂层主要由化合物层和残留奥氏体层组成；化合物层主要由ε和γ相组成；ε为柱状晶，γ‘呈颗粒状分布于ε相中；残留奥氏体中存在丰富的孪晶、位错等亚结构；渗层具有较高的冲击韧度和较好的耐磨性能。     

加弧辉光离子Ni-Cr共渗层相结构的研究

采用加弧辉光离子渗金属技术 ,实现了在不同含碳量的普通碳钢表面的Ni Cr共渗 ,对共渗的合金元素 (Ni、Cr、C)分布进行了测定 ,并通过X射线衍射分析及透射电镜分析 ,研究了Ni Cr共渗层的相组成。结果表明 ,普通碳钢表面的Ni Cr共渗层均以γ (Fe,Ni)相为主 (固溶有Cr) ;45和T8钢共渗层在γ相基体上分布着碳化物 (Cr2 3 C6和Cr7C3 ) 3种碳钢在共渗层与基体过渡区均为合金珠光体 (α相和 (Fe,Cr) 3 C)结构     

奥氏体不锈钢硼氮共渗渗层组织结构的研究

研究了奥氏体不锈钢硼氮共渗渗层及过渡区组织结构,并对共渗机理进行了探讨。结果表明,渗硼层硼化物为(FeM)B和(FeM)_2B,渗层平坦无齿状插入。硼的渗入使奥氏体不锈钢γ相区的A_1线和A_3线上升到室温以上,在硼的固溶区形成α相。硼化层中的黑色密集带是α相与细密的硼化物共存时易于腐蚀的结果。     

3Cr13钢540℃等离子体氮碳共渗层的组织结构和性能表征

3Cr13钢540℃等离子体氮碳共渗4、8和16 h后,渗层厚度随时间增加逐渐增厚。共渗层组织由致密层、过渡层和白亮层组成,相组成主要为γ'-Fe_4N和α-Fe,硬度和耐蚀性显著提高。     

不锈钢表面低温热扩渗层稳定性研究进展

概述了典型低温热扩渗技术种类与特点,归纳了低温热扩渗技术研究的材料体系以及合金元素对不锈钢表面低温热扩渗层的形成及稳定性的影响。重点综述了奥氏体不锈钢表面低温热扩渗层制备技术和"膨胀"γ相层稳定性研究的发展现状和取得的成果,包括奥氏体不锈钢表面低温渗氮技术制备的含氮"膨胀"γ相层,低温渗碳技术制备的含碳"膨胀"γ相层,以及低温氮碳共渗和低温渗氮+低温渗碳或低温渗碳+低温渗氮复合技术制备的含氮、碳"膨胀"γ相层等低温热扩渗层的稳定性及其合金元素影响的研究现状,包括气体法、液体法、等离子体法和等离子体湮没注入法等。同时归纳了Co-Cr合金、高熵合金、马氏体不锈钢和铁素体不锈钢等材料表面低温热扩渗层的制备及"膨胀"α相层热稳定性的研究现状。基于不锈钢表面低温热扩渗层制备和热稳定性研究现状的分析,展望了未来不锈钢表面低温热扩渗领域,特别是低温热扩渗层稳定性的研究发展方向。     

AISI-304不锈钢扩散渗硅层组织研究

利用热场发射电镜研究AISI-304奥氏体不锈钢表面在用粉末包埋法热扩散处理获得的渗硅层的微观组织和精细结构。结果表明,在1050℃扩散处理6h,γ相不锈钢的渗硅层厚度可达60μm以上,渗硅层组织由高硅表面和α相扩散区组成,在α相扩散层中由表及里出现了不同形貌的类调幅组织,由表及里逐渐细化,其形貌从交叉织纹状到正交片状和交叉短杆状过渡。在扩散层中部为单一的砌块状DO3(Fe3Si型)有序转变产物,深部为纳米级细晶粒,至γ相基体前晶粒更加细小。微观成分分析表明,渗硅层的微观结构与硅的浓度梯度密切相关。     

离子氮碳共渗层显微组织研究

利用透射电子显微术研究了离子氮碳共渗层显微组织。结果表明：ε相可以｛１１１｝＿γ’为基且以＜１１０＞＿γ’为轴互成１８０°旋转孪晶生长。发现存在一种与通常密堆六角孪晶系统不同的ε相生长孪晶。γ’相多以互成１８０°旋转孪晶形式存在于化合物层中，其旋转轴为＜１１１＞＿γ’。扩散层中α”相存在两种衍衬效应：即α”相衬度及相界的应变场衬度。     

17-4PH钢等离子体稀土氮碳共渗层的组织结构和性能

利用OM、XRD、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢在500 ℃脉冲等离子体稀土氮碳共渗层的组织结构和性能.结果表明,稀土添加使共渗层致密;共渗层主要由α'、ε-Fe3N、γ'-Fe4N及CrN组成;添加稀土或减小氮氢比,渗层中ε-Fe3N相的比例降低.表面形貌SEM观察和EDS成分分析结果表明,共渗表面主要由弥散分布的(Fe,Cr)xNy化合物颗粒、颗粒团和颗粒团簇,以及少量"柱状"生长的γ'-Fe4N相组成;当氮氢比为1:6时,稀土氮碳共渗层表面硬度可达1580 HV0.1.随磨损时间延长,稀土添加较无稀土添加的共渗层摩擦系数变化较小.     

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.     

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。     

γ-TiAl合金表面辉光等离子渗Cr层的组织与性能

利用双层辉光等离子表面渗金属技术(DGPSAT)在γ-Tial合金表面进行等离子渗Cr处理,采用OM、SEM、EDS和XRD分析了渗Cr合金层的显微组织、化学成分及其相组成,并测试了其显微硬度分布和耐磨性.结果表明,γ-TiAl合金经双层辉光等离子渗Cr处理后,其表面形成以Al8Cr5、TiAl、Ti3Al、Cr等相组成的合金层,有效厚度约为35μm,渗层与基体结合牢固;渗Cr层组织成分及其横截面显微硬度由表及里均呈梯度分布;其摩擦磨损性能亦得到提高.     

T12钢盐浴渗钛层结构的研究

用光学显微镜，电子探针，Ｘ射线衍射仪和透射电镜研究了Ｔ１２钢电级中性盐浴渗钛层的组织结构，试验结果表明，渗层包括外两白亮层，两层之间有比较明显的分界，内白亮层与基体之间存在黑色的过渡层，外白亮层是ＴｉＣ层，其中含有少量α－Ｆｅ；内白亮层是αＦｅ层；内外层交界为α－Ｆｅ基体上分布ＴｉＣ，铁素体内层是在碳化钛层形成过程中使其前沿附近含碳量降低，同时溶入缩小γ区的元素钛而逐渐形成的。     

烧结材料孔隙形态与分布对离子氮碳共渗层组织结构的影响

研究了烧结材料孔隙形态与分布对离子氮碳共渗层组织结构的影响。试验表明，随试样孔隙数量的增加，γ＇相含量和扩散层深度增加。由于试样的正压制面与侧压制面的孔隙形态及分布不同，导致化合物层深度和相组成不同。还观察讨论了氮原子在氮碳共渗层的分布状态。     

T10钢自蔓延高温渗硼共晶化的研究

采用自蔓延高温渗硼共晶化技术在T10钢表面获得了具有共晶组织的渗硼层。渗层最大厚度可达1．6mm，渗层与基体呈冶金结合状态。渗层物相主要由α—Fe、Fe3(C，B)及少量的Fe23(C，B)6相构成，其中，Fe3(C，B)相构成花纹状共晶的骨架，α—Fe相则分布于其中，从而赋予渗层以良好的强度、硬度与韧性。