纯氮气氛活性屏离子渗氮的研究

在纯氮气氛中，利用活性屏离子渗氮(ASPN)技术对38CrMoAl钢进行了离子渗氮处理，并对渗层的组织结构、硬度、深度等进行了分析。结果表明，只有直流辉光放电电压高于800V时，在纯氮气氛中才能进行活性屏离子渗氮处理。通过对等离子放电空间的粒子进行XRD分析发现，放电电压低于800V时，沉积在基材表面的粒子主要是氧化铁(Fe3O4)；放电电压高于800V时，沉积在基材表面的粒子才是能进行活性屏离子渗氮处理的铁的氮化物(ε，γ‘)。     

活性屏离子渗氮技术的研究

在真空室内放置一个钢制网状圆筒,并与直流高压电的负极相接,在直流电场的作用下,通过气体离子对圆筒的轰击溅射,产生了一些纳米数量级的活性粒子,利用这些高活性的纳米粒子簇可以对放置在圆筒内的钢件表面进行渗氮处理。试验证明,这些活性粒子是中性的Fe4N粒子,被处理的工件既可以处于悬浮电位,也可以接地。活性屏离子渗氮可以获得和直流离子渗氮同样的处理效果,并解决了直流离子渗氮技术多年来一直存在的许多难以克服的问题。     

活性屏与工件的距离对40Cr钢活性屏离子渗氮行为的影响

为提高40Cr钢的抗磨及耐蚀性能,用304不锈钢冲孔板制成的活性屏对40Cr钢进行离子渗氮(ASPN)处理,研究了活性屏与工件的距离对渗层组织结构和性能的影响,并与普通直流离子渗氮(DCPN)进行了比较。用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、辉光放电光谱仪(GDOES)、显微硬度计、往复摩擦磨损试验机和电化学工作站对渗层组织、相成分、硬度、耐磨及耐腐蚀性能进行分析。结果表明:经不锈钢活性屏离子渗氮处理后,试样表面得到了致密均匀的渗氮层,渗层主要由ε-Fe2-3N、γ′-Fe4N和CrN相组成,且随着试样与活性屏距离从10mm、20mm增加到30mm,对应的渗层厚度从6μm、4.7μm减小到3.5μm。经氮化处理后,40Cr钢的耐磨性和耐腐蚀性都有显著的提高,ASPN处理后试样的耐腐蚀性较DCPN有明显的提高。     

材料的活性屏等离子渗氮

近年来,等离子渗氮技术的迅速发展和在表面工程领域的应用呈现出减缓的趋势,其原因是传统的直流等离子体技术存在一些固有的缺点,例如,炉温难以保持均匀,等离子体不够稳定以及因打弧而引起工件表面损伤等。克服这些不足之处的努力促使了活性屏等离子渗氮(ASPN)技术的发展。本文从技术和环境优势角度证明,ASPN可以应用于低合金钢、工具钢、不锈钢以及能进行传统直流等离子渗氮的其他钢种。此外,ASPN可以处理不适合直流等离子渗氮的非导电材料,如经氧化处理的钢和高分子材料。从长远看,对环境友好且技术先进的等离子渗氮比传统的盐浴和气体渗氮更有优势。活性屏等离子渗氮技术是充分发挥等离子体技术在化学热处理及有关表面工程中应用潜力的新方法。     

304不锈钢双活性屏离子渗氮

目的 考察304不锈钢双活性屏离子渗氮技术的可行性及处理效果.方法 利用双活性屏离子渗氮(DASPN)和普通直流离子渗氮(DCPN)两种技术对304不锈钢进行低温(420℃)硬化处理,对比分析两种工艺所得渗层的组织,对比研究两种工艺所得渗层的相结构、硬度和耐蚀性能.结果 采用DASPN技术可获得比采用DCPN技术更为均匀、致密的渗层,渗层为单一S相层,硬度为763 HV0.25.电化学测试表明,两种渗氮技术相比,DASPN处理获得的渗层耐蚀性能更优.结论 采用DASPN技术对304不锈钢进行低温硬化处理,在试样距双屏的距离为70 mm时能够获得比DCPN更好的渗氮效果.该技术适于工业化推广应用.     

活性屏等离子体源渗氮工艺特性及传质机制

为揭示活性屏等离子体源渗氮工艺特性（试样偏压电位和试样距屏高度）对AISI 316奥氏体不锈钢渗氮效果的影响规律,利用最小二乘法线性回归拟合了不同工艺条件下渗氮层厚度数据,绘制了活性屏等离子体源渗氮AISI 316奥氏体不锈钢的工艺特性图,以此确定其最佳工艺参数。并通过对金属网屏上溅射颗粒的化学成分和相结构分析,探讨了活性屏等离子体源渗氮的传质机制。结果表明：渗氮层厚度随试样距屏高度增大而降低,当适当降低渗氮气压或试样施加一定负偏压时,均有助于提高渗氮层的厚度,并且证实了"溅射-再沉积"模型是活性屏等离子体源渗氮重要的传质机制。     

离子渗氮新技术的研究现状

为了克服传统离子渗氮的一些固有缺点，近些年来出现一些新的离子渗氮技术，如活性屏离子渗氮、等离子体源离子渗氮、离子注入离子渗氮等，本文简要介绍了这些新技术及其原理、特点，总结了这类技术的共性模型。其中，活性屏离子渗氮技术和等离子体源离子渗氮技术有着明显的设备和工艺优势，可能成为离子渗氮技术的发展方向。     

2Cr13不锈钢活性屏等离子体源渗氮层组织与耐蚀性能

目的 探讨活性屏等离子体源渗氮技术提高马氏体不锈钢硬度与耐蚀性能的可行性。方法 将2Cr13马氏体不锈钢进行350～550℃、6 h活性屏等离子体源渗氮处理,采用光学显微镜（OM）、电子探针显微分析仪（EPMA）和X射线衍射仪（XRD）分析渗氮层的组织、成分和相结构,使用显微硬度计测试渗氮层的显微硬度,利用电化学腐蚀试验解析评估渗氮层的耐蚀性能。结果 经活性屏等离子体源渗氮处理后,可在马氏体不锈钢表面形成厚度为2～45μm,N原子分数为20%～25%的渗氮层,其表面显微硬度达1050～1350HV0.25,是基体硬度的4～5倍。350℃时,渗氮层以ε-Fe_2-3N相为主,且含有少量αN相;450℃时,渗氮层由αN、ε-Fe_2-3N和γ’-Fe₄N相构成;渗氮温度升至550℃时,渗氮层由α-Fe、CrN和γ’-Fe4N相构成,αN、ε-Fe2-3N相消失。350、450℃时,渗氮层在3.5%NaCl溶液中的阳极极化曲线出现明显钝化区,而未渗氮的2Cr13不锈钢并未发现钝化区,自腐蚀电位E_corr由未渗...     

常压等离子体渗氮工艺的研究

利用介质阻挡放电原理，在自行研制的设备上进行了常压非平衡等离子体渗氮。研究表明，在等离子环境中，试样表面能迅速获得很深的渗层和白亮层，而电场外试样几乎无渗层。说明电场内气体电离率高，活性粒子浓度高。整个工艺过程操作简便，是一种很有发展前景的新工艺。     

Study on the active screen plasma nitriding and its nitriding mechanism

The active screen plasma and DC plasma nitriding of the low alloy steel 722M24 are investigated. Experimental results showed that the metallurgical characteristics and hardening effect on 722M24 steel nitrided by AS plasma nitriding at both floating potential and grounded potential were similar to those nitrided by DC plasma nitriding. Particles sputtered from the active screen and deposited on the specimen surface play the role of the nitrogen carrier in AS plasma nitriding. XRD and high-resolution SEM analysis indicated that the particles with sizes in sub-micron scale were Fe_xN (x > 2). Based on metallurgical analysis and Optical Emission Spectrometer (OES) experimental results, an AS plasma nitriding model has been proposed considering that AS plasma nitriding is a multi-stage process, involving sputtering, physical adsorption, desorption, diffusion and deposition.     

激光冲击催渗快速离子渗氮技术

采用常用42CrMo钢为研究材料,探索激光冲击预处理对离子渗氮的催渗效果与作用机理,提升离子渗氮效率。采用光学显微镜、粗糙度仪、扫描电镜、维氏显微硬度计研究激光冲击及离子渗氮后表层特性。结果表明,激光冲击对于离子渗氮具有显著的催渗效果。相同离子渗氮条件下,化合物层厚度和有效扩散层厚度都提高到传统离子渗氮的2倍左右。同时激光冲击预处理可显著提高试样表面硬度,并平缓截面硬度的下降趋势。激光冲击预处理对离子渗氮产生的显著作用源于：激光冲击预处理使试样表面粗糙度从0.015 μm提高到0.454 μm,有利于N原子吸附和氮化物形成;表层形成了厚度约200 μm的变形层,为N原子提供扩散通道,有利于提高扩散层氮浓度。     

碳钢微波等离子体渗氮研究

微波（２．４５ＧＨｚ）使放电管（φ３２ｍｍ）产生等离子体,在其同直径渗氮管下游区活性原子浓度高、寿命长,处理金属材料无尺寸和位置限制,４５、２０钢渗氮后微观分析发现,其表面没有化合物白层（ε、γ、γ＇相）,Ｘ射线衍射（ＸＰＤ）分析,仅存在α－Ｆｅ相结构,Ｘ射线光电子谱（ＸＰＳ）分析材料表面有Ｎ元素。测出渗氮试样比未渗氮试样的显微硬度高８０％。其原因为α－Ｆｅ峰值位移变化,材料晶格参数改变,表面氮扩     

汽车模具的离子渗氮

讨论了汽车覆盖件铸铁模具和汽车锻件合金钢模具的离子渗氮技术,阐述了汽车模具离子渗氮生产与检验的设备、工艺。生产实践表明,合理离子渗氮可以大大提高汽车模具的质量和延长其使用寿命。     

新型多功能离子渗氮炉

介绍一种新型多功能离子渗氮炉,与传统的离子渗氮炉相比,具有节能、保温性能好、升温快、冷却快、温度均匀性好、维修保养方便、承重能力强、功能多等优点。     

A Novel kind of Air Cooling Bainite Nitriding Steel and Plasma Nitriding Test

In order to avoid serious distortion and cracking that may occur with nitrided parts while quenching and tempering, a novel kind of air cooling bainite nitriding steel consisting of Cr, Mo, Mn and Si was developed. After normalized and high temperature tempered, the tested steel has satisfactory strength, toughness and microstructure as well as good nitriding properties.     

42CrMo4钢硼氮离子复合渗与离子渗氮对比研究

目的 为了进一步提高42CrMo4钢离子渗氮层的硬度,研发硼氮离子复合渗创新技术,并与离子渗氮层特性进行对比研究.方法 在520℃、6 h的相同工艺条件下,对42CrMo4钢分别进行硼氮离子复合渗和离子渗氮处理.利用光学显微镜、XRD、显微硬度计、摩擦磨损测试机和电化学工作站对截面显微组织、物相、截面硬度、耐磨性和耐蚀...     

钢铁材料的脉冲直流等离子渗氮研究

脉冲直流等离子渗氮处理已成为金属材料表面强化的重要方法。介绍了1Cr18Ni9Ti不锈钢、38CrMoAl渗氮钢、Cr12MoV模具钢等几种常用材料的脉冲直流等离子渗氮处理的工艺特点和性能变化,并对等离子渗扩处理进行了展望。     

40Cr钢循环离子渗氮工艺及渗层硬度研究

目的探索循环离子渗氮与常规恒温离子渗氮技术的工艺效果。方法先对试样进行调质处理,分组进行离子渗氮,固定氨气和乙醇的流量,改变渗氮时间和渗氮温度两种工艺参数及渗氮工艺,分别测定渗氮后各试样的表面硬度及渗层厚度,观察其金相组织,并分析每组试样渗氮层的性能。结果循环离子渗氮530 6 h℃试样的表面硬度最高,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的延长,试样的表面硬度增加,但是当温度超过530℃、时间超过6 h后,试样的表面硬度反而降低。循环渗氮550 10 h℃试样的渗层厚度最厚,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的增加,试样的渗层厚度变厚,但时间超过6 h后,渗层厚度的增加较缓慢,6、8、10 h试样的渗层厚度差别不大。相同的渗氮温度下,循环渗氮6 h的试样的渗层厚度基本与常规恒温渗氮10 h试样的渗层厚度一样,相同渗氮时间内,循环渗氮510℃的试样的表面硬度高于恒温渗氮550℃试样的表面硬度,且两者的渗层厚度相差不多。结论循环离子渗氮工艺优于常规的恒温离子渗氮,循环离子渗氮550 8 h℃试样的综合性能最好。     

Plasma Nitriding of Low Alloy Sintered Steels

Fe-3Cr-0.5Mo-0.3C and Fe-3Cr-1.4Mn-0.5Mo-0.367C sintered alloys were plasma nitrided at different temperatures. Characterization was performed by microhardness measurement, optical microscopy, SEM and XRD. Both materials had similar nitriding case properties. 1.4% manganese did not change the as-sintered microstructure considerably.It was observed that monophase compound layer, γ‘, formed with increasing temperature. Compound layer thickness increased with increasing temperature while nitriding depth increased up to a level and then decreased. Core softening was more pronounced at higher temperature owing to cementite coarsening.     

不锈钢等离子体源离子渗氮-多弧离子镀膜复合技术

在较高真空度条件下(10^-1Pa)对奥氏体不锈钢进行等离子体源离子渗氮一多弧离子镀膜复合表面改性，并采用X射线衍射、金相显微镜、电子探针等手段分析了薄膜的结构和成分，探讨了复合处理过程中的组织结构变化。结果表明：380℃离子渗氮3h，表面可形成10μm厚的化合物层；复合处理后，试样表面硬度为2100-2400HV。