Ti_2AlNb基合金等离子渗碳层的组织结构与摩擦性能

采用双层辉光等离子表面合金化技术在Ti2AlNb基合金表面渗碳以提高其耐磨性,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、动态显微硬度系统等对渗碳层的微观组织、相组成及动态显微硬度进行表征,并采用HT2500型摩擦磨损试验机对其耐磨性进行测试。结果表明,经等离子渗碳后Ti2AlNb基合金可获得厚度约11μm的表面渗碳层,且该层碳元素含量由表及里呈梯度变化。合金渗碳层主要由纯C、TiC及Ti2AlC相组成,表面动态显微硬度达9.61 GPa。渗碳试样的比磨损率仅为基体合金的1.82%,耐磨性能大大提高。     

SAE8620H的淬透性对热处理变形的影响

利用C型缺口试样研究了不同淬透性的SAE8620H齿轮钢的渗碳热处理变形,并对C型缺口试样心部微观组织和硬度进行了分析.结果表明,SAE8620H齿轮钢在距淬火端9 mm处的硬度低于32HRC时,C型缺口试样心部主要为贝氏体组织,渗碳热处理变形较小;随着淬透性的提高,试样心部马氏体组织逐渐增加,渗碳热处理变形显著增大.不同淬透性的SAE8620H齿轮钢的相变组织不同,因而渗碳热处理变形不同.     

20CrMnTi齿轮钢激光淬火的研究

评估了齿轮通过激光淬火代替传统渗碳淬火的可行性。通过用电子显微镜、显微硬度计、销盘磨损仪、电化学工作站,确定了不同激光参数对于20CrMnTi齿轮钢激光淬火试样性能的影响关系。结果表明:20CrMnTi齿轮钢经过激光淬火后,在试样表面形成了致密的细小的马氏体组织,表面及亚表面显微硬度得到了极大的提高。当光斑直径为1 mm,扫描速度为16 mm/s,脉宽为2.5 ms、频率为10 Hz、电流为180 A,选取试样淬火后效果最好,淬火层深度可达240μm,表面硬度达到了739 HV,超过原始试样545 HV,超过渗碳淬火试样85 HV。虽然淬火层低于渗碳淬火后渗碳淬火层深度,但获得的力学性能、耐磨性能、耐蚀性能均优胜于渗碳淬火。     

钽及其合金的表面渗碳强化

本文阐明了用气体热分解方法对钽及其合金表面渗碳的化学热处理过程。渗碳后的试样用金相、显微硬度、离子探针、X射线衍射等方法进行了分析。初步探明,碳层厚度直接受渗涂温度、时间、渗剂气体混合比及炉压所控制,加热方式对渗层厚度也有一定影响。     

渗碳齿轮代表性试样心部硬度的研究

介绍了宝钢工程技术公司渗碳齿轮代表性试样心部硬度出现的问题,分析了影响心部硬度的因素,提出了相应的改进措施.     

火花源原子发射光谱单次火花放电行为探讨

在火花源原子发射光谱中,光源的原子火花放电过程行为复杂,直接观测困难。为了研究原子在单次火花放电发光的行为,利用火花源原子发射光谱仪的时间解析功能和单次火花处理技术设计实验,获取不锈钢标准物质中铁、铝、硅、锰、磷、硫、碳等7个元素的原子在单次火花放电发光的光强随时间分布的时序曲线,通过对各个元素的单次火花光强随时间分布时序曲线的特征分析,得出了原子在单次火花激发过程中发光行为滞后于放电行为、不同元素的原子在同一激发条件下单次火花光强时序曲线的持续时间及发光的最高强度值的时间点存在差异的结论。这为降低火花源原子发射光谱仪的检出限、提高灵敏度以及避免元素间谱线干扰提供了新的途径,同时也为进一步研究火花放电过程中微观粒子的行为提供了新的途径。     

45钢滴注式气体碳硼稀土共渗的研究

采用滴注式气体化学热处理方法对４５钢进行了表面强化的研究。在温度、时间、煤油滴量均相同的条件下，采用碳稀土共渗、碳硼稀土共渗和常规单纯渗碳３种工艺，从金相组织、渗层厚度和显微硬度的分布三方面作了对比试验，结果表明，碳硼稀土共渗试样的渗层度高于碳稀土共渗与单纯渗碳，以深度显著大于单纯渗碳，稍低于碳稀土共渗，显示了的催渗作用，同时试验了稀土加入量与渗层深度伯关系，找出稀土垢最佳加入量。     

高能喷丸对Ti-6Al-4V钛合金渗碳层耐磨性的影响

为改善Ti-6Al-4V钛合金的硬度和耐磨性能,利用高能喷丸(HESP)与渗碳复合工艺在合金表面制备强化层。首先对试样进行高能喷丸处理,然后利用无氢渗碳方法对试样的喷丸面进行渗碳。对渗碳后的试样进行微观组织观察、物相分析和元素含量测定,并测试试样的硬度和摩擦磨损性能,研究高能喷丸对Ti-6Al-4V合金渗碳行为和渗碳层性能的影响。结果表明:与直接无氢渗碳试样相比,经过高能喷丸处理后试样的渗碳层厚度以及渗碳层中C元素含量和TiC含量都得到了明显提高。经过复合工艺处理后,试样表层硬度达到了HV 1061,而直接渗碳试样为HV 928. 1,并且在距表层150μm深度范围内其硬度都高于直接无氢渗碳试样;试样的磨损性能也得到了明显提高,在相同条件下磨损量仅为直接渗碳试样的32%。     

渗碳层厚度及碳含量的表征方法

为了衡量渗碳工艺是否合适,需要对渗碳层的厚度及碳含量进行准确测定。实验探索了一种能够快速准确地表征渗碳层厚度及碳含量的方法,并以18CrNiMo7-6钢为例进行了相关测定。首先,利用化学法验证了电子探针法测定渗碳层的准确性。其次,对比了电子探针法与硬度法的结果,两种方法测定渗碳层厚度的结果一致,电子探针法同时给出了不同渗碳层厚度与碳含量的变化曲线。再次,利用金相法观察了渗碳层及基体的微观组织,由于渗碳层厚度超过了金相法的测定范围,无法做出结果对比。综上所述,电子探针法既可以测定渗碳层的厚度,也可同时得到相应厚度渗碳层的碳含量,是准确表征渗碳层的有效方法,可以作为衡量渗碳工艺是否合适的依据。     

马氏体-奥氏体复合钢复合层数对组织性能的影响

开发更高性能的钢铁材料是促进“双碳”目标达成的有效途径之一。引入碳扩散是制备超高强度-高塑性复合钢的有效方法。在课题组前期研究基础上,利用真空热轧的方式制备不同层数的复合钢。通过增加层数,减小了复合钢内各层的厚度,复合钢在1 150℃热轧复合后继续保温过程,实现碳元素从高碳层向低碳层的扩散。利用扫描电子显微镜、FEI-透射电子显微镜及X射线衍射仪对组织及相组成进行了分析,利用电子探针显微分析仪测量了元素分配情况,并进行了硬度和拉伸性能测试。结果表明,随着层数的增加,复合钢内碳元素分布发生了明显的变化,马氏体层内部的碳含量逐渐升高,奥氏体层内部的碳含量逐渐降低,碳元素浓度差逐渐降低。同时,复合钢的屈服强度、抗拉强度和总伸长率呈现出先增加后降低的趋势。当复合钢内层数为9、11层时,其强度和塑性均超过单层马氏体钢;均匀伸长率随复合钢层数的增加而逐渐提高,15层复合钢取得了最大值(约10.1%)。9层复合钢获得了最佳的强度和塑性组合,与单层马氏体钢相比,抗拉强度(1 733 MPa)和伸长率(23.6%)分别提高了60 MPa和7.1%;同时其塑性也超过了单层奥氏体钢。此外,随着层数的增加,也...     

Numerical Simulation on Carburizing and Quenching of Gear Ring

 The carburizing process of the gear ring was simulated by taking into account the practical carburizing and quenching techniques of the gear ring and by solving the diffusion equation. The carbon content distribution in the carburized layer was obtained. Based on the results, the quenching process of the gear ring was then simulated using the metallic thermodynamics and FEM; it was found that the carburization remarkably affects the quenching process. Microstructures and stress distributions of the gear ring in the quenching process were simulated, and the results are confirmed by experiments.     

Vacuum carburization of 12Cr2Ni4A low carbon alloy steel with lanthanum and cerium ion implantation

As bearing parts, 12 Cr2 Ni4 A is expected to have high hardness and excellent fatigue strength, so carburizing is employed to improve the inherit properties of 12 Cr2 Ni4 A. However, the traditional carburizing is limited by poor microstructure distribution and low rate of carburizing. The rare earth ion implantation is known to help improving the properties of tribology, corrosion resistance and oxidation resistance of metal. In this article, the RE implantation is employed to assist the carburizing. Lanthanum and cerium ion implantations are initially used to assist 12 Cr2 Ni4 A low pressure vacuum carburization.The microstructure, content of retained austenite, hardness, thickness of layer and carbon diffusion were analyzed by optical microscopy(OM), scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD) and Rockwell/Vickers hardness tester, respectively. It was shown that lanthanum and cerium implantations can improve structure of the vacuum carburizing layer, and enhance the uniformity of carbon element distribution on the carburized surface. Meanwhile the RE implantation plays a positive role in promoting the surface hardness and carburized rate. The lanthanum element has more significant effect on surface hardness and content of retained austenite than cerium element. The surface hardness of lanthanum element implanted layer was 62.9 HRC with 9.6% content of retained austenite, while the carburizing rate of cerium implanted layer increased by 12.4%.     

预氮化对Cr-Co-Mo-Ni轴承钢渗碳层组织和性能的影响

化学热处理工艺对轴承钢的服役性能具有重要影响。研究了预氮化工艺对新型Cr-Co-Mo-Ni轴承钢渗碳层组织和性能的影响规律。结果表明,经预氮化处理的渗碳层组织可划分为析出物和针状马氏体区,析出物、针状马氏体和板条马氏体混合区,以及析出物和板条马氏体区,且在原渗氮形成的白亮层位置有数量较多的微小孔洞出现。预氮化全工艺试样表层含铬碳化物析出较少,随渗层深度的增加,次表层析出较多的含铬碳化物且尺寸较大。相较于仅渗碳试样,在表层相同位置,经预氮化处理的试样在回火后,析出物的尺寸更细小。预氮化能够提高渗碳效率,增加渗层硬度,在全工艺试样渗层深度为0.12~0.82 mm,预氮化试样的硬度高于仅渗碳试样,且经渗后热处理的硬度增加程度也显著高于仅渗碳试样。     

Study on Carburizing Kinetics of Low-carbon Steel at High-temperature and Short-term

In this paper, the carburizing kinetics of low-carbon steel at high-temperature and short-term in liquid cast-iron were studied by metallographic microscope, chemical analysis and so on, and the microstructure of carburized layer was also analyzed. The results show that the carburizing rate of low-carbon steel at high-temperature and short-term is so fast, and the microstructure of carburized layer possess higher carbon content, and cementite, pearlite and ferrite exist in carburized layer structure simultaneously. Besides, the kinetic equations of permeating layer forming have been presented, and the carburizing mechanism was preliminary discussed also.     

CrAlN/VN多层膜调制比对涂层性能的影响

为开发适用于干式切削的既硬又润滑的涂层,采用磁控溅射工艺制备调制周期厚度为20nm的CrAlN/VN多层膜结构涂层,研究不同CrAlN/VN调制比对涂层性能的影响;利用场发式电子探针(FE-EPMA)、掠入射X射线衍射分析仪(GIXRD)、场发式扫描电镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)表征涂层的微观结构和化学组成;利用纳米压痕仪表征涂层的纳米硬度和弹性模量;利用Ball-on-disc磨耗试验仪表征涂层的摩擦因数。结果表明:当CrAlN/VN的调制比为1∶2时,涂层具有最高硬度(21.8GPa);涂层与碳化钨合金的摩擦因数最低为0.26。随着CrAlN/VN调制比的增大或减小,伴随着CrAlN或VN子层厚度减薄,涂层的硬度有增强的趋势;随着VN含量的增加,涂层的摩擦因数略有下降。     

Simultaneous plasma treatment for carburizing and carbonitriding using hollow cathode discharge

Ion carburizing and nitriding are effective processes for saving energy and providing polutionless surface treatment but have the disadvantage of using much electric energy. A cylindric subsidiary cathode was set up around a rod-shaped workpiece with a gap, and hollow cathode discharge for ion carburizing was studied. Thus, simultaneous plasma treatments for ion carburizing and ion car-bonitriding in one workpiece were researched using Cr-Mo steel to save electric treatment power. First, the effects of the gap between the test piece and subsidiary cathode and the pressure of electric discharge gas, including methane gas, on fundamental plasma treatment conditions were experimen-tally researched. It was found that the temperature for ion carburizing in a H₂-N₂-Ar-CH₄ gas mixture was 1123 to 1193 K with a gap of 3 to 5 mm under a gas pressure of 133 to 532 Pa. Next, the test piece was ion carburized with hollow cathode discharge and carbonitrided with normal glow dis-charge simultaneously. The ion-carburized layer was formed in the area covered by the subsidiary cathode. The surface hardness was 800 Hv, the effective case depth was 0.6 mm, and the surface carbon content was 0.75 wt pct. An ion carbonitriding layer was formed in the area without the subsidiary cathode. The surface hardness was 700 Hv and the case depth was 0.1 mm. It is useful to form the different layers of ion carburizing and ion carbonitriding in one treatment process and to give different mechanical and tribological properties on one workpiece simultaneously.     

齿轮钢中渗氮层深度及含量的测定方法

齿轮钢中渗氮层深度和含量测定,对衡量渗氮工艺是否合适至关重要。实验以20MnCrS5齿轮钢为试验材料,摸索出电子探针法(EPMA)测定渗氮层的最佳试验参数为:加速电压10 kV,束流100 nA,束斑直径1 μm,步径1 μm。首先,利用电子探针的面扫描功能,对渗氮层从表面到基体进行二维和三维面分布定量化分析,从结果可以看出,表层有一个富集的氮化层,厚度约为10 μm,最高处氮含量(质量分数,下同)达到8.46%,氮化层以内的氮含量在0.84%左右,渗氮层总深度约为600 μm。其次,对比了电子探针线分析法与硬度法的结果,电子探针法测得的渗氮层总深度与硬度法测得的基体硬度值时深度一致,都约为600 μm,且能同时给出不同渗氮层厚度与氮含量的变化曲线。因此,电子探针法作为硬度法的补充方法,可以同时得到准确的渗氮层深度和氮含量,可以作为衡量渗氮工艺是否合适的依据。     

齿轮钢中渗氮层深度及含量的测定方法

齿轮钢中渗氮层深度和含量测定,对衡量渗氮工艺是否合适至关重要。实验以20MnCrS5齿轮钢为试验材料,摸索出电子探针法(EPMA)测定渗氮层的最佳试验参数为:加速电压10 kV,束流100 nA,束斑直径1 μm,步径1 μm。首先,利用电子探针的面扫描功能,对渗氮层从表面到基体进行二维和三维面分布定量化分析,从结果可以看出,表层有一个富集的氮化层,厚度约为10 μm,最高处氮含量(质量分数,下同)达到8.46%,氮化层以内的氮含量在0.84%左右,渗氮层总深度约为600 μm。其次,对比了电子探针线分析法与硬度法的结果,电子探针法测得的渗氮层总深度与硬度法测得的基体硬度值时深度一致,都约为600 μm,且能同时给出不同渗氮层厚度与氮含量的变化曲线。因此,电子探针法作为硬度法的补充方法,可以同时得到准确的渗氮层深度和氮含量,可以作为衡量渗氮工艺是否合适的依据。     

未服役Cr35Ni45Nb合金真空渗碳行为及相演化机理

采用乙炔真空渗碳工艺对未服役的Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管进行了加速渗碳处理,并采用X射线衍射、扫描电镜、定量电子探针等手段对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为及相演化机理进行了系统分析.结果表明:炉管高温渗碳过程的主要控制因素由初期的扩散控制逐渐变为扩散-表面反应综合控制;渗碳过程属多元多相反应扩散范畴,炉管内侧横截面随渗碳深度的不同依次出现了表面碳化物层、亚表层贫碳化物区、片层状碳化物层、规则几何碳化物区、扩散区、弱影响区等六个区域,这六个区域共同组成了M₇C₃、M₇C₃-M₂₃C₆混合区和M₂₃C₆的三级垂直层状分布.贫碳化物区的形成原因是表面碳化物层的形成造成亚表层贫Cr;片层状碳化物的形成源于碳在高镍铬合金中的低渗透性以及析出物进一步的阻碍效应.