Ti6Al4V无氢离子渗氮摩擦学性能的研究

以N2和Ar的混合气为气源，在Ti6Al4V表面离子渗氮形成渗氮层。对渗层的相结构、表面粗糙度、显微硬度及与基体的结合强度等进行了测试分析，并用球-盘滑动磨损试验机对渗层的摩擦学性能进行了研究。结果表明：在N2／Ar=1：1，900℃的渗氮条件下，渗氮层主要由化合物Ti2N，TiN和氮在α-Ti中的固溶体α相等相组成；渗氮后试样的表面粗糙度增大；渗氮层的硬度较基材Ti6Al4V有很大提高，且与基体间有较好的结合强度；在球-盘滑动磨损试验中，渗氮层无减摩效果，但其耐磨性较基材Ti6Al4V大大增强。     

渗氮工艺对1Gr18Ni9Ti不锈钢表面耐蚀性的影响

通过对渗氮工艺处理后1Cr18Ni9Ti钢的组织观察及力学性能测量,研究了1Cr18Ni9Ti钢的渗氮层组织及性能与渗氮温度的关系。研究结果表明:未经过渗氮处理的1Cr18Ni9Ti钢主要相成分是α-Fe相,在300℃温度下渗氮处理后的物相主要有α′N、γ′-Fe4N及ε-Fe3C相,其中γ′-Fe4N相的含量较少,在350℃和400℃温度下渗氮处理后的物相主要有α′N、γ′-Fe4N、ε-Fe3C及Cr N相。经过渗氮处理后,钢表面的硬度有明显提升,硬度值随着渗氮温度的降低而减小。在300℃温度下渗氮处理可以一定程度上提升1Cr18Ni9Ti钢的耐蚀性。     

40Cr钢富氮层快速离子渗氮技术的探索

用活性屏离子渗氮(ASPN)技术对40Cr钢进行快速离子渗氮技术的研究.本项研究是利用氮在奥氏体与铁素体中分别具有不同的溶解度和扩散速度的特性,采用了在共析温度以上短时间溶氮和在共析温度以下长时间扩散渗氮的两种不同的渗氮机制,进行交替渗氮处理.试验结果表明,采用这种新的渗氮工艺不仅可以显著提高渗氮处理中氮在钢中的内扩散速度,而且渗氮层具有较高的硬度.这种快速渗氮工艺可以用"吸收-扩散"渗氮模型进行解释.     

纯氮气氛下铜制活性屏离子渗氮试验

铁-氮化合物微粒被认为是活性屏离子渗氮过程中活性氮原子的主要输运载体,试验采用既不吸附氮也不与氮反应生成化合物的铜制活性屏和纯氮气氛,在没有铁-氮化合物微粒的情况下,对45钢试样进行渗氮处理.结果表明,在此条件下,45钢存在渗氮层,渗氮过程除依托铁-氮化合物输运外,活性氮原子还有其它重要的不可忽视的输运方式.     

γ-Fe[N]的制备工艺及其回火组织性能研究

本文采用可控氮势的多段短时渗氮工艺来制备具有均匀氮浓度分布的γ-Fe[N]含氮奥氏体薄片试样。通过改变不同时段的渗氮时间和氮势，可以有效控制渗氮层的组织分布。通过SEM观察了其回火组织形貌变化。晶界处分解产物的形貌类似上贝氏体组织的层片结构。晶粒内部的γ＇-FeN和α-Fe的混合组织十分细小致密，具有很高的硬度（〉800HV）。     

304奥氏体不锈钢固溶渗氮的研究

在氮气中对304奥氏体不锈钢进行固溶渗氮，用电子探针测定了渗氮层的氮浓度分布，用扫描电子显微镜观察了渗氮层的金相组织。结果表明，固溶渗氮可以使304奥氏体不锈钢获得高氮奥氏体层；表面氮浓度随渗氮温度的升高和氮气压力的增大而增加，渗氮层深度随渗氮温度的升高和保温时间的延长而增加；渗氮后空冷和水冷时氮为固溶状态，炉冷时会析出氮化物。     

国内外渗碳和渗氮热处理工艺的新进展（三）

5活性屏离子的渗氮技术 [22-26]钢铁工件渗氮的典型处理温度为450~590℃,一般工件处于铁素体或铁素体＋渗碳体状态。依靠辉光放电的离子渗氮技术自上世纪70年代以来已获得愈来愈广泛的应用,但气体渗氮和盐浴渗氮（硫碳氮共渗）仍占65%的比例。离子渗氮过程中工件的打弧和空心阴极效应以致损坏处理工件表面是必须予以克服的。5.1离子渗氮过程中氮传递的本质T.Bell等1987年综述了这个问题,Ederihofer和Keller等认为由于离子轰击使工件表面溅射出来的原子和气氛中的活性氮原子结合沉积,后来,     

γ-Fe[N]的制备工艺及其回火组织性能研究

本文采用可控氮势的多段短时渗氮工艺来制备具有均匀氮浓度分布的γ-Fe[N]含氮奥氏体薄片试样.通过改变不同时段的渗氮时间和氮势,可以有效控制渗氮层的组织分布.通过SEM观察了其回火组织形貌变化.晶界处分解产物的形貌类似上贝氏体组织的层片结构.晶粒内部的γ′-Fe4N和α-Fe的混合组织十分细小致密,具有很高的硬度(＞800HV).     

富氮层快速离子渗氮工艺及机理研究

利用正交试验法对活性屏快速离子渗氮工艺参数进行优化,并对正交试验预测的优化工艺参数进行了验证。利用Fick第二扩散定律对快速离子渗氮优化工艺的富氮层进行了氮浓度、氮浓度梯度的计算。试验及计算结果表明,高温渗氮温度、高温渗氮时间和低温渗氮时间对渗层厚度的影响较大,选择合适的参数可以在渗氮时间不变、渗层硬度不降低的前提下显著增加渗层厚度。当富氮层厚度为8μm时,采用快速渗氮技术得到试样内表面与基体之间的氮浓度梯度,为传统渗氮模式的20倍以上。     

32Cr3MoVE钢的气体渗氮工艺

为提高32Cr3MoVE钢工件的硬度和耐磨性,对其渗氮工艺进行了研究。结果表明:渗氮过程中采取较低的渗氮温度及较低的氮势,可以有效控制白亮层深度及避免产生粗大的合金氮化物,但渗氮速度较慢;通过氮势门槛值控制的渗氮方法,在渗氮前期可以适当提高氮势,随着渗氮时间的增加,逐步多段地降低氮势,使实际氮势始终维持在氮势门槛值的附近,此方法在保证渗氮速度的同时,能有效控制32Cr3MoVE钢渗氮后的白亮层深度及抑制脆性相的生成;最后通过工艺试验加以验证,得出适合32Cr3MoVE钢的氮势门槛值控制的气体渗氮热处理工艺。     

TA2工业纯钛负压下间歇式气体渗氮

研究了负压条件下,不同氮氩混合比对TA2工业纯钛组织与性能的影响。结果表明：渗氮层主要由α-Ti、TiN0.3和TiN相组成。有效硬化层深度为 30～50 μm,氮氩比在1:5和1:1时渗层硬度较高且梯度平缓。腐蚀电位随氮分压的增大先提升后降低,腐蚀速率则先降低后增大。当氮氩比为1:1时,TA2渗氮层具有最优的综合性能。     

钛合金离子渗氮工艺研究

研究了Ti-6A1-4V(TC4)钛合金经不同温度和时间离子渗氮后渗层的表面硬度、深度和显微组织。结果表明,在H2∶N2比为3∶1的气氛中经860～900℃、8～10 h离子渗氮后,渗层深度为0.20～0.25 mm,表面硬度为900～1341 HV0.1,渗层组织由δ-TiN、ε相和氮在α+β内的固溶体组成。     

渗氮工艺基本原理、特点及优缺点

正渗氮工艺为向钢件表面渗入活性氮原子形成富氮硬化层的化学热处理工艺,分为液体渗氮、气体渗氮和离子渗氮,按用途可分为强化渗氮和抗蚀渗氮。原理:在400℃以上,氨分子在钢表面分解出活性氮原子(2NH_3=3H_2+2[N]),氮原子被钢表面吸收,溶入固溶体,与铁和合金元素形成化合物,氮原子并向心部扩散,形成一定厚度的渗氮层。     

热处理过程中氮在双相不锈钢和马氏体不锈钢表层的行为

本文研究了双相不锈钢在氮、氩混合气中和在真空中进行渗氮和脱氮热处理,以及含铝及13wt％Cr的不锈钢在氮基气氛中进行渗氮热处理。双相不锈钢在1250C于氮、氩混合气中进行热处理时,若混合气中氮气含量高于80％,则表层中得到γ单相,而当混合气中氮气含量低于20％时,表层中得到α单相。双相不锈钢在氮气中于1050℃处理,在表面得到γ相,其硬度比心部高出40HV,而脱氮使硬度下降,故在真空中处理之试样,其表面和心部的硬度几乎相同。含铝及13wt％Cr的不锈钢,在氮分压为0.5kg/cm~2的气氛中处理时,铝、氮之间的强亲合力使氮能渗入钢的内部。获得高层深和高硬度的最佳条件是,控制铝含量使在渗氮温度下基体中含有α+γ(马氏体)相,而表层则为含氯化物的γ相。能满足这种条件的最佳铝含量为1.65wt％。     

纯氮离子渗氮工艺及机理研究

采用高电压低气压、闭炉保温的渗氮工艺对合金钢在纯氮气氛下进行离子渗氮，测定了渗氮层的硬度梯度、渗层深度和相组成。在相同的渗氮时间里，纯氮离子渗氮获得了比以氨气作为渗氮气源进行离子渗氮更好的效果。而且克服了氨气渗氮容易产生环境污染的缺点。通过对纯氮渗氮不同工艺的对比试验，发现只有在足够高的电压下才有明显的渗氮效果。分析了离子渗氮过程中阴极位降区离子的行为，也对渗氮电压如何影响活性氮原子的产生进行了定量的计算，探讨了纯氮离子渗氮的机理。     

渗氮方式及氨气对取向硅钢氮含量的影响

研究渗氮气氛中不同氨气比例及喷射与非喷射渗氮方式对取向硅钢氮含量的影响,对渗氮前后样品表层氧化膜变化进行比较。结果表明,氧化膜厚度为0.1μm的硅钢片在渗氮温度为750℃,氨气量为1%~5%条件下渗氮时短时间内渗氮效果不明显,氨气量为10%~40%的气氛渗氮效果明显。随着氨气比例的增加,硅钢片中的氮含量增加,当氨气量为30%时,喷氮方式渗氮后的硅钢片渗氮量是非喷氮方式的2.5倍。此外,渗氮气氛中的氢气可以还原氧化膜厚度的20%。     

离子渗氮温度对DC53钢渗氮层组织和性能的影响

采用金相分析、X射线衍射分析、显微硬度测量、摩擦磨损试验和抗氧化性能试验等手段,研究了离子渗氮温度对DC53钢渗氮层组织和性能的影响。结果表明:随离子渗氮温度升高,渗氮层中的ε相(Fe3N)衍射峰逐渐降低,γ'相(Fe4N)衍射峰呈逐渐升高的趋势,α-Fe相衍射峰则显著降低。渗氮层厚度、硬度和耐磨性均不断增加,且从表面到基体随深度的增加,渗氮层呈平缓的硬度梯度分布。渗氮层厚度与渗氮温度满足表达式ξ~2=3.6×10~7·e~(-6855/T)·τ。这是由于在较高的离子渗氮温度下氮元素扩散系数增加并形成的大量氮化物引起的弥散强化作用所致。     

A4双相不锈钢离子渗氮工艺研究

研究了A4双相不锈钢的离子渗氮工艺.结果显示,渗氮温度和气氛氮势(即氮与氢之比)对渗氮层的深度有影响,而对硬度无明显影响.当渗氮温度为580℃,N2:H2=1:9时,渗氮层表面硬度可达1200～1300HV0.3,渗氮层深度为0.10 mm.     

高温渗氮工艺对高氮无镍不锈钢组织及力学性能的影响

采用高温渗氮在奥氏体/铁素体双相不锈钢表面形成了奥氏体高氮层。试验结果表明,渗氮层氮含量可达1.0%,与原材料相比氮含量增加了2倍。原始双相组织已经转变为奥氏体,渗氮层深度达到2 mm以上。采用合理优化的高温渗氮工艺,可在提高不锈钢强度、硬度的同时,其伸长率、断面收缩率仍然保持较高的水平。高温渗氮工艺制备高氮无镍不锈钢的最佳工艺参数为:加热温度1200℃、氮气压力0.3 MPa、保温时间24 h。     

钛气体渗氮的数值模拟

根据修正的Fick第二定律,对钛渗氮工艺进行数值模拟,研究氮气压、渗氮温度和氮化时间因素对渗氮工艺的影响,得到了不同工艺参数下渗层深度和氮的浓度分布曲线,为渗氮工艺参数的优化设计和渗氮过程的自动控制提供参考.