等离子渗碳技术的国外进展

等离子渗碳是近些年来世界上研究开发的表面处理新工艺。该工艺利用低压气体的辉光放电,产生等离子体,在电场的作用下碳离子轰击工件．被工件表面吸收、扩散,达到渗碳目的。该工艺不仅可用于代替传统的气体渗碳,还可对难渗碳金属、高熔点金属、热喷涂层等表面渗碳。     

等离子渗碳的原理及应用

等离子渗碳是目前继气体渗碳、真空渗碳后所采用的第三种渗碳方法。具有高浓度渗碳、高深度渗碳及对于烧结件和不锈钢的难渗碳件进行渗碳的能力,基本上解决了现有的渗碳处理问题。这里简述一下等离子渗碳的原理、特点以及处理实例和等离子渗碳炉。 1 等离子渗碳的原理和特点 1.1 等离子渗碳的原理等离子渗碳是把丙烷、甲烷及LNG等的渗碳气体保持在1～10托的压力下,通过在阴极处理件和阳极之间加直流电压,且由此而产生的异常辉光放电而进行渗碳。等离子渗碳是在气体渗碳基础上进行的异常辉光放电,由于具有以下特点,所以可以进行快速渗碳。     

等离子渗碳的进展

较早发表的论述等离子(或离子)渗碳的文章已经指出在直流辉光放电等离子体中渗碳具有种种优点,其中主要有(1)渗层特别均匀,即便是深的凹槽和盲孔也不例外。(2)采用单组元气体在比“真空”渗碳或减压渗碳低得多的压力下可达到很高的渗碳速度。渗层深度之所以均匀可能是由于象离子氮化那样,放电过程始终在电流一电压特性曲线的“异常”辉光区进行,在该区域阴极(工件)表面全部被辉光复盖所致。尽管渗碳气体的分压很低,但由于它     

钛表面无氢渗碳研究现状

综述了钛表面无氢渗碳法——固体渗碳法和辉光等离子无氢渗碳法的研究成果。固体渗碳法可在钛表面形成Ti C等耐磨相、提高表面硬度,但也存在诸多不足,如反应气氛不可控,伴有多种氧化物、氮化物,渗层有剥落,耐蚀性不佳。辉光等离子无氢渗碳可形成Ti C的梯度扩渗层,同时也可在表面形成一层碳膜,这种渗碳层既耐磨又减摩,可大幅降低摩擦系数、磨损率,在盐酸、硫酸等还原性酸中耐蚀性大幅提高。经过无氢渗碳技术处理的钛液压件、球阀、齿轮等已在耐磨耐蚀领域得到应用。     

高速渗碳用的直流辉光放电炉

本文叙述了一台用于各种尺寸汽车零件高速渗碳的直流辉光放电真空炉。讨论了在全金属、冷壁炉中,引入所需高电压的方法和把辉光放电限制在处理工件上的方法。这种炉子在渗碳期用低气压甲烷辉光放电的渗碳速率比用传统的真空渗碳法在同样温度下的速率快二倍多。     

加弧辉光离子无氢渗碳对钛合金表面粗糙度的影响

利用加弧辉光离子渗镀技术对工业用Ti-6Al-4V钛合金进行离子无氢渗碳，在改善钛合金表面摩擦学性能的同时还有效地避免了其它有氢介质渗碳所产生的钛合金氢脆问题，是一种新的钛合金表面改性技术。本文主要介绍了加弧辉光离子无氢渗碳的原理，并着重研究了不同温度、不同靶距条件下钛合金表面粗糙度的变化情况。研究表明，高温加弧辉光离子无氢渗碳在一定程度上使得钛合金的表面粗糙度变差，其中渗碳温度和靶距的影响比较明显。     

加弧辉光离子无氢渗碳对钛合金表面粗糙度的影响

利用加弧辉光离子渗镀技术对Ti-6Al-4V(TC4)钛合金进行离子无氢渗碳，在改善表面摩擦学性能的同时，还有效的避免了其它有氢介质渗碳所产生的钛合金氢脆问题，是一种新的钛合金表面改性技术。介绍了加弧辉光离子无氢渗碳的原理并着重研究了不同温度、不同靶距条件下钛合金表面粗糙度的变化。研究表明，高温加弧辉光离子无氢渗碳在一定程度上使得钛合金的表面粗糙度变差，其中渗碳温度和靶距的影响比较明显。     

γ-TiAl辉光等离子无氢渗碳后的组织及性能研究

利用双层辉光等离子渗金属技术（DGPSAT）对γ-TiAl金属间化合物进行等离子表面无氢渗碳处理,用OM、EDS和XRD分析了渗碳层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了其表面显微硬度和耐磨性。结果表明,γ-TiAl经双层辉光等离子渗碳后,其表面形成以XTisC5,TiC,TiAl和C等相组成的合金层,有效厚度约为15μm;渗层与基体结合牢固;渗层成分由袁及里呈梯度分布;摩擦磨损性能也得到了提高。     

渗碳浓度场的有限元法计算机模拟

用有限单元法对齿条及工件的尖角部位渗碳浓度场进行计算机模拟，计算结果以等浓度曲线形式直观表示。在模拟结果的基础上，可根据工件的服役条件进行渗碳工艺优化设计，对于改善渗碳件的碳浓度分布提高渗碳工件的使用寿命定能提供很大帮助。     

一种等离子化学气相沉积镀膜方法和设备

本发明中等离子化学气相沉积镀膜方法和设备包括：传统的可抽成真空的炉体；将汽化的、含有金属氯化物的和其它工作气体通入所述真空炉体内的装置；放置在真空炉体中的被镀工件与电极阴极相连，将炉体与阳极相连。阳极接地，阴极施加负电压，将电压升高到一定程度后，阴、阳级之间产生辉光等离子场；在所述炉内设置一个能喷出等离子炬的电弧喷枪。电弧喷枪喷出的等离子炬直接进入到辉光等离子场中。     

AISI 316L奥氏体不锈钢低温离子-气体渗碳工艺优化

目的将低温离子-气体乙炔渗碳应用于AISI 316L奥氏体不锈钢表面硬化处理,同时探讨其硬化处理的最优工艺参数及优化效果。方法采用离子轰击去除不锈钢表面钝化膜并活化其表面,再进行低温气体乙炔渗碳,实验过程使用脉冲式供气循环处理方式。进行温度梯度实验,寻找渗碳处理的临界温度。并采用正交试验法设计3因素3水平共9组实验,分析气体比例、离子轰击时间、保温压强3个因素对渗碳层硬度和厚度产生的影响,以期得到不锈钢低温离子-气体乙炔渗碳优化工艺。通过对经过最优化工艺处理过后的不锈钢硬化层组织、成分、厚度、硬度、耐磨性、耐蚀性能的研究分析,验证此工艺对AISI 316L奥氏体不锈钢硬化处理的适用性。结果处理温度为540℃时渗碳层有碳的铬化物析出;离子轰击时间对渗碳层硬度影响最大,保温压强对硬化层厚度影响最明显。在硬化处理温度为520℃,V(H2)∶V(C2H2)=1∶1,渗碳压强为-0.02 MPa,离子轰击时间为20 min时,316L奥氏体不锈钢离子-气体乙炔渗碳效果最优。经优化工艺处理后不锈钢硬化层厚度达到30μm左右,表面硬度达到838HV0.05,耐蚀性和耐磨性能等都显著提高。结论低温离子-气体乙炔渗碳硬化处理适用于AISI 316L奥氏体不锈钢,其处理最合适温度为520℃。经优化工艺处理后的不锈钢具有较高的硬度、厚度,良好的硬度梯度,高耐蚀性能及高耐磨性能。     

渗碳齿轮有效硬化层的碳浓度研究

利用端淬试验得到了几种典型齿轮用钢的渗碳层淬透性曲线及参考含碳量曲线，并讨论了钢材成分、工件尺寸及淬火烈度对参考含碳量的影响，为渗碳齿轮有效硬化层的碳浓度设计提供了一定的依据     

密封箱式炉气氛碳势偏差对工件碳浓度分布的影响

根据大量随炉渗碳试样的剥层定碳分析数据,结合对炉气氛的跟踪试验结果,对密封箱式炉渗碳气氛的组分和碳势控制进行了分析研究。在用氧探头单因素控制碳势的情况下将碳势的理论计算值与定碳分析结果进行了比较,在实际生产条件下对碳浓度场进行了数值模拟,从而推断渗碳工艺过程中不同阶段碳势波动对渗层碳分布的影响。     

合金元素对奥氏体球铁高温性能的影响

研究了合金元素对奥氏体球铁高温机械性能、抗氧化性和抗热冲击性能的影响，提出了合金元素的最佳含量。用该奥氏体耐热球铁替代原用耐热钢作渗碳、淬火炉用构件，使用寿命提高1.2～1．6倍，成本降低20％。     

TA2钛板掺杂钒离子渗碳层的耐腐蚀性能

为提高钛基双极板的耐腐蚀性能和导电性,在TA2纯钛的表面进行双辉离子渗碳,另外为降低渗碳温度,在渗碳过程中掺杂钒。使用扫描电镜和能谱分析、X射线衍射对改性层的组织结构、化学成分、物相组成进行研究,并测得改性层的界面接触电阻率、耐腐蚀性能。结果表明,在优化的制备工艺参数下,在TA2表面生成结构致密的TiC改性层、钒掺杂渗碳改性层。当压实力为140 N/cm²时,730℃下制备的钒掺杂渗碳改性层、850℃下制备的TiC改性层、TA2基体的界面接触电阻率分别是1.17、3.66、14.71 mΩ/cm²。在模拟双极板的工作环境中,测得730℃下制备的钒掺杂渗碳改性层、850℃下制备的TiC改性层的自腐蚀电流密度分别是5.238、7.563μA/cm²,均比TA2基体的腐蚀电流密度低1个数量级。在离子渗碳的过程中掺杂钒可以有效降低渗碳的工艺温度,并且提高TA2基体的导电性和耐腐蚀性能。     

Cyclic carburizing behaviour of Al modified high Si-containing HP40 alloy

The chromia layer, which is formed during the pre-oxidation process, can suffer from the reduction during the carburizing. However, the oxide coating retards the growth rate of the external carbide, and thus permits the development of the inner silica layer. Nevertheless, wedging crack of the silica layer during cyclic carburizing facilitates the internal carburization. For the comparison, the high grain boundary density within the Ni, Al rich layer of aluminium adopted alloy promotes the severe internal carburization. However, as the ion diffusion has been blocked by the integrity outer alumina layer, the pre-oxidized Al-adopted alloy almost unaffected during cyclic carburizing.     

基于饱和值调整法的真空低压渗碳工艺计算与验证

基于Fick第二定律与饱和值调整法,结合真空低压渗碳工艺控制过程,绘制了算法流程图,并利用数学计算软件编写了真空低压渗碳工艺计算程序,以20Cr钢为试验对象对该程序进行了验证。结果表明:基于饱和值调整法的真空低压渗碳工艺处理后,20Cr钢渗碳工艺总时间比传统方式约快240 s,渗碳时间节约600 s以上;渗碳工艺计算程序可以实现渗层深度的准确预测,且能满足产品的表面碳化物级别、组织形态等较高的技术要求。     

工模具钢的两相渗碳研究

虽然出现了多种多样的表面硬化技术,但渗碳仍然是生产上常用的表面化学热处理方法,它能有效地提高材料表面的耐磨性。而且生产工艺简单,成本低廉,在生产中一直广泛应用。该方法用于低碳钢或低碳合金钢的表面强化。已有相当成熟的工艺［１］。目前已逐渐用于共析钢和过共析钢［２］。由于这些材料本身含碳量很高,在渗碳温度下处于奥氏体和碳化物两相共存状态,所以把这种渗碳方法称之为两相渗碳。１　试验方法试验材料选用三种常见的工模具钢：热作模具钢３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ、高速钢Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ和Ｔ８钢。在自制的小型滴注式渗碳炉中渗碳…     

18CrNiMo7-6齿轮钢真空渗碳工艺研究

在轨道交通重载机车主动齿轮生产工艺中引入真空渗碳油淬工艺。研究主动齿轮18CrNiMo7-6材料的真空渗碳工艺,并与该齿轮常用的传统可控气氛渗碳工艺进行对比,对热处理后试样的碳浓度、硬度、有效硬化层深度、金相组织等进行检测分析。结果表明:该主动齿轮真空渗碳比传统可控气氛渗碳节约18%的工艺时间,且真空渗碳后的组织无内氧化、非马氏体等不良组织,马氏体、碳化物等组织级别均符合该机车主动齿轮技术条件。     

BH催渗工艺对12CrNi3渗碳钢组织和性能的影响

针对12CrNi3钢薄壁齿轮气体渗碳工艺存在温度高、周期长、畸变大的弊端,导致薄壁重载齿轮组织状态不佳,畸变不受控等问题,在原超级渗碳工艺的基础上添加BH-5催渗剂,开展BH催渗试验.结果表明,当渗碳层深为(1.5±0.1)mm时,BH渗碳可提升效率20％以上;使用BH催渗使12CrNi3钢渗碳后晶粒度达到7级,渗层硬...