气压对904L奥氏体不锈钢低温离子渗氮组织与耐蚀性能的影响

通过辉光离子低温渗氮对904L超级奥氏体不锈钢(904Lss)进行表面改性处理,采用扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)、电化学方法等研究了渗氮后试样的表面形貌、显微组织结构、硬度以及耐蚀性能。结果表明:100 Pa渗氮后的试样形成了强化相γN相,大大提高了904L不锈钢试样的表面硬度,高达1400 HV0.1;150 Pa渗氮后的试样产生了强氮化物CrN,其耐蚀性远远低于原始904L奥氏体不锈钢。     

AISI 316L奥氏体不锈钢空心阴极放电离子源渗氮技术

采用双层圆筒不锈钢板组成空心阴极电极结构,作为奥氏体不锈钢渗氮的等离子体源。对AISI 316L奥氏体不锈钢分别进行常规直流离子渗氮和空心阴极等离子体源渗氮处理试验。氮化温度均为450℃,氮化时间为4h。采用X射线衍射仪、金相显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机等分析表征氮化试样。结果表明:空心阴极等离子体源渗氮能够有效处理AISI 316L奥氏体不锈钢,可在表面制备5μm厚的γN相氮化层。与传统离子渗氮相比,氮化表面硬度均一,粗糙度较低,特别是边缘效应明显降低。γN相氮化层的耐蚀性能优异,且减摩效果较好。     

直流等离子氮化工艺对316L不锈钢组织和磨损的影响

应用高压直流辉光放电等离子技术,改变氮化工艺参数,对316L奥氏体不锈钢进行表面渗氮处理。利用XRD衍射仪分析渗氮层的相组成,SEM观察氮化层厚度和结构,表面显微硬度计检测渗层的表面硬度,结果表明:当氮化温度T为400℃时,氮化层为单一的S-phase;当420℃≤T<480℃时,氮化层为CrN S-phase两相混合;当温度为480℃时,S-phase衍射峰消失,仅出现CrN相;渗层厚度约为5~9μm,渗层深度随着温度和气压的升高而增加;表面显微硬度随着温度和气压的增加而增加,最高的表面显微硬度可达839Hv0.1。在MM200磨损实验机上用环块式的方法评价磨损性能,结果表明等离子氮化显著提高了不锈钢表面的耐磨性能;用SEM观察磨损表面形貌,表明未氮化的不锈钢的磨损机制主要是粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损;等离子氮化试样的磨损机制主要是氧化磨损。     

双相不锈钢等离子表面硬化技术的进展

双相不锈钢兼具奥氏体和铁素体不锈钢的特点，塑性和耐蚀性好，但硬度低，耐磨性差。等离子表面硬化处理能提高双相不锈钢的表面硬度和耐磨性，包括离子渗氮、直流辉光等离子渗氮、活性屏等离子渗氮、空心阴极辅助离子渗氮、等离子沉积薄膜(物理气相沉积、化学气相沉积)、等离子热喷涂、离子注入以及表面复合处理等。     

AISI 300系列奥氏体不锈钢渗氮层组织和性能研究

目的 在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备单一S相渗氮层,提高该系列不锈钢渗氮层的硬度、抗磨损性能,对比揭示渗氮前后不锈钢的磨损机制。方法 采用低温辉光等离子渗氮技术(LTPNT)在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)分析渗氮层的截面形貌、元素分布和物相组成;通过比磨损率和磨痕形貌分析渗氮层的摩擦学性能;利用电化学实验考察渗氮前后3种不锈钢的耐蚀性。结果 AISI 300系列奥氏体不锈钢经380 ℃、12 h处理后,其表面获得了厚度为15 μm左右、与基体致密结合、组织成分均匀的渗氮层;渗氮层的相结构主要为S相,无CrN相析出;经渗氮后,该系列不锈钢表面硬度均为1 100HV左右,较基体硬度提高了5倍左右;不锈钢基体的磨损机理为黏着和磨粒磨损,经渗氮后转变为氧化磨损和微切削;渗氮层的比磨损率约为不锈钢基体的1/20,抗磨损的能力得到显著提升;在25 ℃环境温度下渗氮后,304L、316L和321的自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增加,腐蚀速率加快,耐腐蚀性能稍有降低。通过对比腐蚀形貌发现,渗氮层仍具有一定的耐蚀性能。结论 通过LTPNT可以获得高硬度、组织均匀致密、结合强度高的渗氮层,渗氮层中S相的存在可以显著提高AISI 300系列奥氏体不锈钢的表面硬度、抗磨损能力,降低其摩擦因数和比磨损率,对延长不锈钢的服役寿命有着积极的作用。     

低温离子硬化处理对AISI 420不锈钢组织与性能的影响

研究了低温离子渗氮、离子氮碳共渗和离子渗碳硬化处理对AISI 420马氏体不锈钢的显微组织、表面硬度、耐蚀性、耐磨性的影响。结果表明,离子渗氮、氮碳共渗和离子渗碳处理都可提高马氏体不锈钢的表面硬度;经不同工艺处理后的试样,除500 ℃×4 h渗氮工艺外,其他不锈钢试样表面的耐蚀性均未出现明显降低,当渗氮温度过高（500 ℃）时,由于CrN的析出使得渗氮层的耐蚀性显著下降;磨损试验的结果表明,离子渗碳处理后硬化层的耐磨性最佳。     

AISI420不锈钢表面低温渗氮层组织结构和耐蚀性能

对AISI420不锈钢进行低温等离子体渗氮处理,采用金相观察、X射线分析等手段对渗层组织结构进行表征,利用显微硬度仪以及腐蚀极化曲线等对渗层硬度和耐蚀性能进行测试。结果表明,不锈钢表面渗层组织均匀,渗层厚度随着温度和时间的增加而增加,渗层表面主要由Fe_4N和少量的过饱和含氮α相组成。渗氮后,不锈钢硬度明显增加,且随着时间的延长,渗层硬度升高;渗氮4 h和8 h后的试样耐蚀性均略有下降,但处理12 h后的试样耐蚀性升高,且经渗氮处理后,不锈钢表面形成钝化膜的半导体特性由未处理不锈钢的p型转变为n型。     

奥氏体不锈钢低温离子渗氮工艺研究

对304、316 L奥氏体不锈钢进行了不同温度、不同时间的离子渗氮。研究了渗层的显微组织和耐腐蚀性,测定了渗层的硬度。结果显示,随着渗氮温度的升高,两种钢渗层的表面硬度和深度都增加,而耐蚀性降低。渗氮温度≥400℃时,随着渗氮时间的延长,两种钢渗层的表面硬度变化不大,但深度明显增加,渗层的耐蚀性降低。当渗氮工艺相同时,316 L钢渗氮层的硬度、深度和耐蚀性均比304钢的渗氮层高。     

钛催渗低温离子渗氮对304不锈钢组织性能的影响

目的 在保障304奥氏体不锈钢良好耐蚀性前提下,研发显著改善表层硬度及耐磨性的低温高效离子渗氮技术。方法 低温离子渗氮时,在试样周围均匀放置微量海绵钛,研发304奥氏体不锈钢创新钛催渗低温离子渗氮技术。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损测试仪,以及电化学工作站等设备分别对试样截面显微组织、物相及成分、截面显微硬度、渗层耐磨性能、耐蚀性能等渗层组织性能进行测试与分析。结果 304奥氏体不锈钢在420 ℃/4 h钛催渗离子渗氮处理后,不仅保持了良好耐蚀性,且渗层耐蚀性比常规低温离子渗氮略有提升,同时,表面硬度与耐磨性大幅提高,表面硬度由常规离子渗氮的978HV0.025提升至1350HV0.025。磨损率由20.9 μg/(N.m)降低至7.4 μg/(N.m),下降了约2/3。特别有价值的是,钛催渗低温离子渗氮效率比传统离子渗氮显著提升,渗氮层厚度由常规离子渗氮的11.37 μm增厚到48.32 μm,即渗氮效率提高到常规离子渗氮的4倍以上。结论 本研究研发的钛催渗低温离子渗氮技术在保障304奥氏体不锈钢优良耐蚀性的同时,能够大幅度提升不锈钢表面硬度及耐磨性能,且具有显著的催渗效果。     

气压对304奥氏体不锈钢低温离子渗氮组织与性能影响

在400℃、8 h、不同气压(80~400 Pa)条件下对304奥氏体不锈钢进行离子渗氮处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、显微硬度计及万能摩擦试验机对表面改性后的304奥氏体不锈钢渗层组织、相结构、渗层硬度以及耐磨性进行了测试和分析。结果表明,400℃离子渗氮处理后304奥氏体不锈钢形成了明显的白亮层,即单相S相层;低压对304奥氏体不锈钢离子氮化具有良好的催渗效果,即渗层厚度随气压的减小而增加,在100 Pa条件下,渗层厚度达到最大值51.7μm;渗氮后试样表面硬度达到最大值1100 HV0.01;低温低压离子渗氮能够提高304奥氏体不锈钢耐磨性,80 Pa和100 Pa是提高304奥氏体不锈钢耐磨性的最佳气压。     

AISI304奥氏体不锈钢高温快速氮化组织与耐腐蚀性能的研究

为避免铬氮化物的析出,离子渗氮一般在低温(450℃)下来制备S相层。本文在高温下快速氮化获得氮的膨胀奥氏体S相层。AISI304奥氏体不锈钢在高温(530℃)下渗氮处理0~5 h。采用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度仪等表征氮化样品。采用阳极极化试验研究氮化前后样品在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀性能。结果表明:高温快速氮化处理不仅提高奥氏体不锈钢的表面硬度,而且提升了耐蚀性。     

450℃渗氮AISI 316L不锈钢中膨胀奥氏体的分解

奥氏体不锈钢等离子渗氮时会形成膨胀奥氏体(γN),其强度、韧性和耐蚀性均高于传统的氮化物层。然而,膨胀奥氏体在热力学上是亚稳的,其性能会因其发生分解而降低。本文对AISI 316L不锈钢进行了等离子渗氮,工艺为450℃×5 h,压力500 Pa。对渗氮后试样采用XRD、OM和TEM等进行了显微组织表征。试验结果证明了面心立方膨胀奥氏体的存在,其晶格常数比未经渗氮奥氏体增加多达9.5%。薄片试样的TEM分析表明,N层中有细小的氮化物形成,并且发现一些区域呈奇特的层片状形貌,与碳钢中的珠光体团很相似。选区电子衍射(SAED)分析表明,这些区域由膨胀奥氏体局部分解产生的体心立方铁素体和立方晶系氮化铬组成。在所研究试样中的某些区域,发现有非晶态膨胀奥氏体。N的分解与膨胀奥氏体层局部区域中铁素体稳定元素(Cr,Mo)的显微偏析和奥氏体稳定元素(Ni)的贫化有关。     

奥氏体不锈钢低温低压等离子体渗氮

利用低了子体弧源离子渗氮技术,在低压（４×１０＾－１Ｐａ）、低温（３５０～４００℃）条件下进行奥氏体不锈钢表面渗氮处理,可在奥氏体不锈钢表面形成硬度高、耐蚀性好、厚度１０μｍ左右的向氏体中的过饱和固溶体氮化层,最高表面氮浓度达到４５％左右     

表面镀镍层对904L在氢氟酸溶液中耐蚀性的影响

采用电化学测试、质量损失分析等方法研究了化学镀镍处理对904L奥氏体不锈钢在氢氟酸中腐蚀行为的影响,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对904L不锈钢表面腐蚀形貌进行分析。结果表明:酸性化学镀镍使904L奥氏体不锈钢表面获得了一层分布不均的珊瑚状镀镍层,与原始904L奥氏体不锈钢相比,含镀镍层904L奥氏体不锈钢耐蚀性得到了提高。低浓度的氢氟酸溶液中,镀镍层904L表面可以迅速产生致密的氟化镍沉积层,避免904L表面贫铬区遭受晶间腐蚀。     

1Cr18Ni9Ti钢等离子氮化工艺参数的优化

运用正交试验法,研究1Crl8NigTi奥氏体不锈钢等离子渗氮工艺.分析影响渗氮层结构和性能的主要工艺因素,获得渗氮工艺最优化参数.通过光学显微镜观察渗氮层的组织,利用显微硬度计测定各试样渗氮层的室温显微硬度.结果表明,影响渗氮工件表面结构和性能的主要因素是渗氮温度和N2:H2;渗氮层最大厚度为56.50μm,最大显微硬度为1 732.00HV;最佳氮化工艺参数为:氮化温度560℃,N2:H2=1∶1,工作炉压533.288 Pa,氮化时间3 h.     

复合表面处理改善304不锈钢的微观结构和耐磨性

目的 提高奥氏体不锈钢的耐磨性.方法 采用电镀法在304奥氏体不锈钢表面进行镍涂层预处理,然后在450℃及以下,于流动的高纯度NH3中进行气体渗氮,获得复合表面处理试样.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和显微硬度仪,研究了渗氮层的组织、相组成和显微硬度.使用球盘式摩擦磨损试验机,选用硬度相差很大的两种材料GCr15和Si3N4作为摩擦副,对其耐磨性进行了探讨.结果 在400℃时,复合表面处理试样的基底表面生成约6.34μm厚的连续渗氮层,而单一渗氮试样表面没有渗氮层形成,而且450℃复合表面处理试样的渗氮层厚度为24.26μm,约是单一渗氮处理试样的7.85倍.400℃复合表面处理试样的渗氮层主要由γN-Fe组成.450℃复合表面处理试样的渗氮层主要由γN-Fe和少量铬的氮化物组成.400℃和450℃复合表面处理试样的最大硬度分别为780HV0.05和1450HV0.05,分别是原材料的3.3和6.2倍.与原材料相比,以GCr15作摩擦副时,400℃和450℃复合表面处理试样的磨损量分别下降了约75.7％和89.4％;以Si3N4作摩擦副时,400℃和450℃复合表面处理试样的磨损量分别下降了约82.5％和88％.结论 镍涂层预处理有利于提高气体渗氮效率.复合表面处理明显提高了材料的渗氮层厚度、硬度及耐磨性.     

离子渗氮温度对Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢渗层组织和性能的影响

采用离子渗氮工艺对一种Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢进行表面改性处理。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)和维氏硬度计对不同离子渗氮温度下渗层的组织和性能进行了研究。结果表明,Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢经430~520 ℃离子渗氮处理10 h后,试样表面均形成一层厚度均匀的渗氮层,表面硬度显著增大。随着离子渗氮温度的升高,渗层厚度增大,520 ℃渗氮时渗层厚度达到78 μm。当渗氮温度为430 ℃时,渗层表面主要由γ_N+CrN+γ′-Fe₄N相组成;当渗氮温度升高至520 ℃时,渗层表面主要由γ′-Fe₄N+CrN+ε-Fe_2-3N相组成。在3种渗氮温度下,渗层中均有CrN析出,导致渗层耐蚀性低于基体组织。     

38CrMoAl钢钛催渗等离子氮化工艺研究

目的 探究38CrMoAl钢钛催渗等离子渗氮工艺及机理.方法 在其他工艺参数确定的情况下,通过常规等离子渗氮与钛催渗等离子渗氮处理对比试验,研究38CrMoAl钢钛催渗离子渗氮处理随渗氮时间的变化规律.对试样进行表面硬度、渗层深度检测和显微金相组织与SEM形貌的观察,探究不同处理工艺的催渗效果及钛催渗等离子渗氮的机理.结果 在渗氮的前3 h,渗氮层厚度增加明显,当渗氮时间超过3 h后,其氮化层的厚度便趋于饱和.对比不同时间(3、5、8 h)钛催渗等离子渗氮的表面硬度,差距不大.综合得出38CrMoAl钢在渗氮温度535℃、氨气流量2.0 L/min的工艺参数下,钛催渗等离子渗氮效率最优的渗氮时间为3 h,其表面硬度为1160.8HV,渗层深度为300μm,优于常规离子渗氮8 h的作用效果.结论 38CrMoAl钢试样经过钛催渗等离子渗氮后,渗层的表面硬度和深度明显高于常规离子渗氮.钛的加入可以促使合金元素向表面富集,有利于表面合金化,提升渗氮效率,增强渗氮效果.     

表面形貌对316L奥氏体不锈钢低温气体渗碳的影响

利用金相显微镜、显微硬度计和残余应力分析仪研究了4个具有不同表面形貌的316L奥氏体不锈钢经低温气体渗碳处理后的渗碳层微观形貌、硬度和残余应力。结果表明:渗碳后各试样表面均形成一层高硬度、高残余压应力的渗碳层,表面强化效果显著。表面形貌对316L奥氏体不锈钢低温气体渗碳有一定影响。随着试样表面粗糙度的下降,渗碳处理后的硬度、残余应力和渗碳层厚度均降低,表面强化效果下降,并最终趋于稳定。     

低温氮化对1Cr11不锈钢耐双相流冲刷腐蚀性能的影响

为研究低温盐浴氮化提升马氏体钢耐冲刷腐蚀的机理,在410、430和450℃不同温度下对1Cr11不锈钢盐浴氮化8h。通过光学显微镜,X射线衍射分析仪(XRD),显微硬度仪对渗氮层的渗氮层厚度、显微组织及显微硬度进行研究,通过电化学工作站循环伏安法和双相流冲刷腐蚀模拟试验研究不锈钢耐蚀性。结果表明,渗氮层包括化合物层和扩散层,化合物层主要由N的过饱和固溶体αN和含氮化合物ε-Fe2-3N组成。渗氮层显微硬度约为基体硬度3倍;循环伏安法表明渗氮层和基体在NaCl溶液中均发生钝化,但渗氮层表面钝化膜在溶解后具有自我修复能力,抗点蚀能力好。经过120h的冲刷腐蚀模拟试验,氮化样品质量损失速率远低于未处理试样的质量损失速率,氮化可以有效提升试样的耐冲蚀性能。