奥氏体不锈钢循环离子氮氧共渗工艺研究

对OCr18Ni9奥氏体不锈钢进行氮氧共渗循环离子渗氮试验,并和常规离子渗氮进行对比.利用光学显微镜、显微硬度计、XRD及磨损仪对渗氮层进行分析.结果表明,氮氧共渗循环离子渗氮比常规离子渗氮的渗氮速度快,渗层比常规离子渗氮厚;表面硬度为920 HV0.05(比常规离子渗氮高20 HV0.05),硬度梯度平缓;渗层中的ε相减少,γ'相增多;且渗层中的微量Fe3O4降低了表面摩擦系数,使工件经氮氧共渗循环离子渗氮后获得更高耐磨性.     

富氮层快速离子渗氮工艺及机理研究

利用正交试验法对活性屏快速离子渗氮工艺参数进行优化,并对正交试验预测的优化工艺参数进行了验证。利用Fick第二扩散定律对快速离子渗氮优化工艺的富氮层进行了氮浓度、氮浓度梯度的计算。试验及计算结果表明,高温渗氮温度、高温渗氮时间和低温渗氮时间对渗层厚度的影响较大,选择合适的参数可以在渗氮时间不变、渗层硬度不降低的前提下显著增加渗层厚度。当富氮层厚度为8μm时,采用快速渗氮技术得到试样内表面与基体之间的氮浓度梯度,为传统渗氮模式的20倍以上。     

渗氮工艺基本原理、特点及优缺点

正渗氮工艺为向钢件表面渗入活性氮原子形成富氮硬化层的化学热处理工艺,分为液体渗氮、气体渗氮和离子渗氮,按用途可分为强化渗氮和抗蚀渗氮。原理:在400℃以上,氨分子在钢表面分解出活性氮原子(2NH_3=3H_2+2[N]),氮原子被钢表面吸收,溶入固溶体,与铁和合金元素形成化合物,氮原子并向心部扩散,形成一定厚度的渗氮层。     

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。     

国内外渗碳和渗氮热处理工艺的新进展（三）

5活性屏离子的渗氮技术 [22-26]钢铁工件渗氮的典型处理温度为450~590℃,一般工件处于铁素体或铁素体＋渗碳体状态。依靠辉光放电的离子渗氮技术自上世纪70年代以来已获得愈来愈广泛的应用,但气体渗氮和盐浴渗氮（硫碳氮共渗）仍占65%的比例。离子渗氮过程中工件的打弧和空心阴极效应以致损坏处理工件表面是必须予以克服的。5.1离子渗氮过程中氮传递的本质T.Bell等1987年综述了这个问题,Ederihofer和Keller等认为由于离子轰击使工件表面溅射出来的原子和气氛中的活性氮原子结合沉积,后来,     

镍合金的离子渗氮

本文研究了离子渗氮参数:温度、时间、气体压力、氮氢混合比、电压及电流密度对Ni-30%Cr的合金表面硬度和渗氮层厚度的影响,并得出其最佳离子渗氮条件为:温度823K;氮氢混合比9:1;气压800Pa。电压及电流密度对表面硬度和渗氮层厚度影响不大。     

42CrMo钢的钛催渗等离子渗氮工艺

研究了不同渗氮时间下钛元素对42CrMo钢常规离子渗氮工艺的作用效果,表征分析了不同渗氮工艺下试样表面的渗层组织及性能。结果表明,钛催渗离子渗氮试样的表面硬度和渗层深度均明显高于常规离子渗氮。在535℃×3 h的工艺条件下,钛催渗离子渗氮试样渗层的表面硬度达到887.4 HV0.2,渗氮层厚度约为400μm。钛元素的加入促进了氮元素的渗透和扩散,在试样表面生成高硬度化合物TiN。相较于相同保温时间下的常规离子渗氮,钛催渗离子渗氮试样表面硬度提高了60 HV0.2,渗层厚度增加了80μm,渗氮效率提升了约25%。与常规离子渗氮相比,钛催渗离子渗氮工艺具有显著优势,不仅有利于改善渗层组织性能,增强渗氮效果,还提高了渗氮效率,使渗氮周期明显缩短。     

钛合金等离子体表面渗氮改性的研究进展

钛合金具有强度高、耐蚀性好、稳定性好、生物相容性强等特性,在航天航空等行业具有广阔的应用前景,但其硬度低、耐磨性差,使其应用受到了限制。对钛合金进行等离子体表面渗氮强化处理是目前应用较为广泛的技术。本文将对钛合金的直流辉光离子渗氮、活性屏离子渗氮、辅助阴极离子渗氮、空心阴极辅助离子渗氮、激光辅助离子渗氮以及氮离子注入技术等表面等离子体渗氮工艺进行综述。     

改善离子渗氮层氮浓度梯度的工艺探讨

介绍改善离子渗氮层浓度的简易方法。在离子渗氮后期安排０．５～１ｈ的辉光扩氮可使渗氮层浓度梯度主为平缓,白高层减薄,耐磨性提高。     

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。     

奥氏体不锈钢稀土催渗离子渗氮工艺研究

对304、316L奥氏体不锈钢采用不同氮一氢比的气氛,在不同温度和不同保温时间进行了离子渗氮和稀土催渗离子渗氮。结果表明,经580℃在氮一氢比为1：3的气氛中稀土催渗离子渗氮9h,304和316L钢的渗层深度分别为0．12mm和0．112mm,表面硬度达1000HV0．1左右,与常规离子渗氮工艺相比,渗氮时间缩短了1h。     

奥氏体不锈钢耐蚀渗氮工艺的研究

对AISI 321和AISI 304不锈钢进行了低温离子渗氮,其表面获得了均匀的渗氮层即白亮层。与未经渗氮的钢相比,经离子渗氮的钢表面硬度和耐磨性显著提高,而耐蚀性也并不降低;与经传统的盐浴氮碳共渗的钢相比,经离子渗氮的钢的耐磨性和耐蚀性也均有所提高。对经低温离子渗氮的AISI 321纲渗层进行了XRD分析,发现试样的谱峰明显向低角度偏移。     

低温离子氮碳共渗温度对AerMet100钢摩擦学性能的影响

研究了不同温度对AerMet100钢渗氮层和氮碳共渗层的显微组织、表面硬度、渗层截面硬度梯度以及耐磨性的影响,并考察了渗层的磨损机理。结果表明,氮碳共渗层相较于渗氮层表面生成的化合物更加细小,表面更加平整光滑;离子渗氮、离子氮碳共渗处理都可显著提高AerMet100钢的表面硬度;随着温度的增加,共渗层厚度也明显增加;氮碳共渗层比渗氮层具有更低的摩擦因数,在共渗温度为480 ℃时氮碳共渗试样具有最低摩擦因数和磨损率,表现出最佳的耐磨性。渗氮层的磨损机理为氧化磨损和表面疲劳磨损,氮碳共渗层的磨损机理为氧化磨损、磨粒磨损以及表面疲劳磨损。     

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     

阴极电压和供氮方式对纯氮离子渗氮的影响

分别研究了在500、600、650和700 V阴极电压条件下采用连续供气抽真空和间歇供氮闭炉的方式进行纯氮离子渗氮的工艺及机理.通过对间歇供氮闭炉离子渗氮层显微组织、相组成和硬度梯度的测定与分析,计算和验证了该工艺中N2分子临界离解能.结果表明,纯氮离子渗氮的活性氮原子来自于经阴极位降区加速的高能N 2与中性N2分子间的非弹性碰撞,离解N2分子的N 2离子临界能为48.64 eV,相应的阴极电压门槛值为650 V.纯氮离子渗氮工艺除要求阴极电压高于650 V外,间歇供气闭炉渗氮也是必备条件,在一定温度和足够高的阴极电压下,只有采用间歇供氮闭炉方式进行离子渗氮,从N2分子才能离解出足够多的活性氮原子,使试样表面产生明显的渗氮效果.     

镍合金的离子渗氮

本文研究了离子渗氮参数；温度、时间、气体压力、氮氢混合比、电压及电流Ｎｉ－３０％Ｃｒ的合金表面硬度的渗氮层厚度的影响，并得出其最佳离子渗氮条件为：温度８２３Ｋ；氮氢混合比９：１；气压８００Ｐａ。电压及电流密度对硬度和渗氮层厚度影响不大。     

渗氮及预处理对取向硅钢二次再结晶的影响

对硅钢进行离子渗氮,改变其表面氮浓度,可显著影响二次再结晶效果。结果表明,渗氮增量约为0.02wt%时最有利于Goss织构的形成。而影响取向硅钢二次晶粒平均尺寸的主要因素是初次晶粒尺寸和表面有效抑制剂数量密度。硅钢中氮含量的微小变化会极大地影响二次晶粒长大。氮含量0.0282wt%的硅钢样品经700℃×1 h预处理,其高温退火后的二次再结晶效果最好。     

离子渗氮前预氧化催渗作用及机理

研究了预氧化对42CrMo钢离子渗氮的催渗作用及机理。采用光学显微镜、显微硬度计、XRD、SEM和接触角测量仪研究了渗氮层厚度、渗氮层物相、预氧化后表面形貌和表面自由能。结果表明,预氧化对离子渗氮具有明显的催渗作用,在300℃预氧化30 min后进行离子渗氮(500℃、4 h),化合物层厚度达到15μm,是不经预氧化处理的传统离子渗氮化合物层厚度的2倍以上;有效扩散层厚度达到最大值570μm,明显高于传统离子渗氮的有效扩散层厚度。研究还表明,300℃预氧化30 min后表面产生了大量纳米级氧化物颗粒和微裂纹、孔洞,同时接触角最小、表面自由能最大,离子渗氮阶段氧化物可以有效地转化为氮化物。由此推测预氧化催渗机理可能是表面纳米级氧化物颗粒和微裂纹、孔洞的形成,一方面有利于活性氮原子的吸附,从而促进化合层的形成,另一方面为氮原子提供的扩散通道,有利于扩散层的增加。     

锆合金表面渗氮层对TiAlN涂层结合力的影响

对锆合金基材表面分别进行离子渗氮和气体氮碳共渗,然后采用多弧离子镀技术在锆合金渗氮层表面制备Ti Al N涂层,并与锆合金基材表面直接制备的Ti Al N涂层进行对比,研究渗氮层对涂层结合力的影响。用立式万能摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验;用显微硬度计测试显微硬度;用洛氏硬度计进行压痕试验;用划痕仪测试膜基结合力。试验结果表明:锆合金经过渗氮处理其表面摩擦因数保持稳定;表面硬度和膜基结合力均有所提升,且气体氮碳共渗后的表面硬度和膜基结合力比离子渗氮略高。     

不同渗氮温度下38CrMoAl钢低氮氢比无白亮层离子渗氮

为提高变速器锥盘使用寿命,以锥盘用38CrMoAl钢为研究材料,采用不同渗氮温度低氮氢比离子渗氮进行表面改性。利用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机对渗氮后的38CrMoAl钢显微组织、物相、硬度、渗层脆性及耐磨性进行了测试和分析。结果表明:38CrMoAl钢经520℃,N2∶H2=1∶4和540℃,N_2∶H_2=1∶5离子渗氮后表层无白亮层生成,XRD分析表明表层无γ'-Fe4N相,说明离子渗氮时通过改变渗氮温度和氮氢比可以避免白亮层生成,只形成渗氮扩散层。研究还发现,渗氮层的脆性显著降低,韧性和耐磨性提高,为促进无白亮层离子渗氮技术更好地应用于变速器锥盘的表面改性提供了参考。