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。     

扩散期对离子碳氮共渗层的影响

对20CrMnTi和20Cr2Ni4钢进行了总时间相同但强渗／扩散比不同的离子碳氮共渗试验,通过光学显微镜,显微硬度计和剥层试样的化学分析对共渗层的组织特点,硬度梯度和碳,氮浓度分布进行了分析研究,试验结果表明,强渗／扩散时间比不同时渗层特征明显改变,当强渗／扩散比为1：1时,渗层显微组织,硬度梯度和碳,氮浓度分布均比较好,扩散时间不足时,渗层的次表层会出现硬度分布的低谷;扩散期太长,将出现最表面硬度低头的现象。     

高温镀铁层离子氮碳共渗特性研究

高温镀铁层具有粗大的柱状晶和严重的平行表面的(111)晶面织构,使其在离子氮碳共渗过程表现出如下的特性:(1)氮扩散速度快;(2)扩散层深,表面不易形成化合物层;(3)表面易于形成Fe_3C相。建议以提高高温镀铁层的耐磨性和耐蚀性为目的的氮碳共渗工艺宜采用500℃以下较低的共渗温度。     

无化合物层的奥氏体氮碳共渗

用中碳钢进行了通氨滴酿奥氏体氮碳共渗试验。４５钢在６８０℃和适当的氮势条件下共渗，可以获得无化合物，但奥氏体层下面存在细晶区的渗层组织，探讨了细晶区产生与发展的机理，测定了渗层经时效硬化前后的显微硬度分布。结果表明，试验的工艺共渗时间短，渗层质量优异，是很有工业应用价值的表面强化方法。     

稀土在离子氮碳共渗中的应用

采用光学显微镜、显微硬度计、Ｘ射线衍射仪和俄歇能谱仪等手段研究了稀土及稀土加入量、共渗时间对渗层厚度、硬度及渗层组成的影响。研究结果表明，稀土对离子氮碳共渗过程有明显的催渗作用，尤其是一些难渗氮的奥氏体不锈钢。在给定条件下，稀土的催渗效果有一最佳含量。稀土对渗层相组成也有影响。     

TiAl基合金的辉光离子碳氮共渗研究

对TiAl基合金辉光离子碳氮共渗层组织与硬度进行了分析，结果表明，TiAl基合金经过碳氟共渗后可在表面形成碳、氮化合物的复合相结构，在金相显微镜下观察为灰暗色。随着共渗温度的升高和时间的延长，表层硬度逐渐提高。因此，TiAl基合金经过辉光离子碳氮共渗可达到既提高抗高温氧化性．又提高耐磨性的双重效果。     

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。     

离子渗氮化合物层物相调控对耐磨性的影响

目的探索化合物层物相与耐磨性的关系,并实现其有效调控,从而满足不同零部件的服役性能要求。方法选用常用渗氮钢38Cr Mo Al进行不同氮气比(15%、20%、25%)离子渗氮研究,渗氮温度为510℃,保温4 h。采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机对渗氮后的显微组织、物相组成、截面硬度、耐磨性进行了测试和分析。结果在相同的渗氮温度下,调节氮气比可获得不同物相组成的化合物层。在渗氮温度510℃下,氮气比为20%时满足形成γ'相的临界氮势,从而得到γ'单相化合物层。氮气比达到25%时,满足形成ε相的临界氮势,渗氮层中γ'相形成,并动态转变成ε相,使ε相逐渐增多,形成ε+γ双相化合物层。结论 38CrMoAl经不同氮气比离子渗氮后形成了ε+γ'双相化合物层,在较小磨损载荷(200 g)下,具有更优的耐磨性。但在较大磨损载荷(400 g)下,氮气比20%获得的γ'单相化合物层试样磨痕较窄,摩擦系数较小,即在较大磨损载荷下,γ'单相化合物层比ε+γ'双相化合物层表现出更加优异的耐磨性能。该研究可为不同磨损服役条件的零部件离子渗氮工艺设计提供参考。     

Numerical Prediction of Compound Layer Growth of Steel En40B during Plasma Nitriding

PLASMA NITRIDING has developed rapidly over thepast a few years to improve surface properties such aswear,fatigue and corrosion resistance[1'2].Thecombined diffusion/precipitation/compound layerformation reactions make it rather difficult to model thenitriding process.Several attempts have been made byothers.The internal nitridation model is suitable fordescribing the nitriding processing of the matrixwithout carbon,in which there are no formation ofcarbides in surface layer I3).Sun and …     

离子渗氮化合物层对H13钢热疲劳性能的影响

采用Uddeholm热疲劳试验方法，用机械磨去法和在等离子体气氛内加氩的方法除去化合物层，并与有化合物层的热疲劳试样进行对比，以研究化合物层对H13钢热疲劳性能的影响。研究结果表明，化合物层所具有的高硬度和高强度，能使其推迟热疲劳裂纹的萌生，并在一定程度上阻止热裂纹向基体内部扩展，但有化合物层试样的热裂纹在表面扩展较快，经3000周热循环后，观察到横断面的热裂纹宽度较大、数量较多。     

Analysis of Valence Electron Structure in Compound Layer of Steel 42CrMo Plasma Nitrided with Rare Earth Addition

The valence electron structure (VES) in compound layer of steel plasma-nitrided at 560℃ with rare earth (RE) addition was calculated based on the empirical electron theory (EET) of solids and molecules and BLD method. The results show that the presence of RE atoms diffused into surface layer leads to an increase of phase structure factor, which explains the catalyzing and micro-alloying effects of RE.     

Plasma post oxidation of nitrocarburized AISI 4140 steel

Plasma nitrocarburizing and plasma oxidizing treatments were performed to improve the wear and corrosion resistance of AISI 4140 steel.Plasma nitrocarburizing was conducted for 3 h at 570 ℃ in the nitrogen, hydrogen and methane atmosphere to produce the ε-Fe2-3(N,C) phase.It was found that the compound layer produced by plasma nitrocarburising was predominantly composed of ε-phase, with a small proportion of γ'-Fe4(N,C) phase.The thickness of the compound layer was about 10 μm and the diffusion layer was about 300 μm in thickness, respectively.Plasma post oxidation was performed on the nitrocarburized samples with various oxygen/hydrogen ratio at a constant temperature of 500 ℃ for 1 h.The very thin magnetite (Fe3O4) layer 1-2 μm in thickness on top of the compound layer was obtained by plasma post oxidation.It was confirmed that the corrosion characteristics of the nitrocarburized compound layer can be further improved by the application of the superficial magnetite layer.     

钨钼钇等离子共渗工艺及渗层组织的研究

利用辉光等离子渗金属技术,在低碳钢Q235表面进行钨钼钇共渗,研究了极间距、保温温度、气压、保温时间对渗层厚度的影响,进而确定最优工艺参数,并对渗层的金相组织、合金元素分布及物相组成进行分析。结果表明:极间距25mm、保温温度1 000℃、工作气压30Pa、保温时间3h为最优参数,所得渗层的厚度可达37μm;渗层组织为柱状晶,渗层与基体有一明显分界线;钨、钼在渗层中呈梯度分布,钇在渗层中呈不均匀分布并在晶界处发生偏聚。     

工艺参数对Q235钢辉光等离子渗Cr渗层影响的研究

在不同电源、不同气压、不同温度工艺参数下对Q235钢表面进行辉光等离子渗Cr.用金相显微镜及扫描电镜观察渗层组织形貌,用能谱仪进行渗层Cr元素浓度分布测定,用X衍射仪进行物相分析.结果表明:不同电源渗Cr的渗层均出现反应扩散现象,渗层均为明显的柱状晶组织;脉冲电源渗Cr层厚度最大达到100 μm以上,表面Cr含量达到40%(w%)左右,渗层距表面10μm处Cr含量达到10%以上,渗Cr层成分分布明显好于直流电源和双辉双电源;脉冲电源渗Cr随气压的升高,渗层厚度及Cr含量先增大后减小,工艺条件下最佳气压值为30 Pa;脉冲电源渗Cr随着温度的升高Cr渗层厚度增加,渗层Cr浓度分布曲线随温度的升高由表面向内梯度变得平缓且浓度提高.     

W18Cr4V高速钢离子氮碳共渗层相结构与脆性研究

采用Ｘ射线衍射仪及光学显微镜分析了Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ高速钢离子氮碳共渗层的相结构，采用连续加载压入法研究了共渗层脆性。研究结果表明：在渗氮气氛中引入ＣＨ４进行离子氮碳共渗时，碳的渗入可抑制渗层中γ′Ｆｅ４Ｎ相的形成；渗层中γ′Ｆｅ４Ｎ相的减少，降低了ε与γ′相混合时的脆性。另一方面ＣＨ４的引入增加了碳化物相，会使脆性增加，综合效果取决于Ｖ（Ｎ２）／Ｖ（Ｈ２）值及ＣＨ４加入量。选择比例适当的Ｎ２、Ｈ２、ＣＨ４气氛，可使共渗层脆性较单纯渗氮小；当Ｖ（Ｎ２）∶Ｖ（Ｈ２）为３∶１时，随ＣＨ４量的增加，渗层深度增加至一定峰值之后下降。