知识之窗

根据读者要求 ,从本期开始 ,本专栏将从《机械工程材料测试手册》物理金相卷中摘登有关金属材料的组织侵蚀剂 ,以供金相检验人员参考。铜及铜合金微观侵蚀剂侵蚀剂名称及成分使用方法适用范围三氯化铁盐酸水溶液 :三氯化铁 5 m L　盐酸 2 5 m L　蒸馏水 10 0 ml　　几秒～几分钟　所有类型的铜、铜 -铍合金、黄铜(使 β黄铜着色 )硫酸重铬酸钠溶液 :蒸馏水 80 m L　硫酸 5 m L　重铬酸钠或钾 10 g　　 3～ 30 s　使用前加 2滴盐酸　黄铜、α青铜、德银、铜 -铍、铜 -铬、铜 -镍、铜 -锰、铜 -硅合金过硫酸铵溶液 :蒸馏水 10 0 m L　过硫酸…     

预氧化对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢渗氮层质量的影响

为了研究渗氮前预氧化处理对1Cr11Ni2W2MoV材料制件渗氮层质量的影响,对调质后的试样在渗氮前进行不同预氧化处理和吹砂处理。目视观察预氧化薄膜颜色,采用金相显微镜和硬度计检测渗氮层的组织、深度、硬度和脆性等。结果表明：渗氮前对该材料在550℃下预氧化5～20 min,可以破坏不锈钢制件表面的钝化膜,使该材料制件渗层的硬度、深度及组织符合渗氮技术要求,且其渗层均匀性及渗氮速度均优于渗氮前仅进行吹砂处理的试样。     

Q235钢稀土催渗氮化的电化学行为研究

通过电化学方法测试了不同电解液中CL-璃子浓度、温度以及pH值对稀土催渗Q235钢渗层的极化曲线的影响,分析了这3种因素对稀土催渗O235钢渗氮层腐蚀性能的影响规律.结果表明,在中性、碱性溶液中,在室温下和一定Cl-离子浓度下渗氮层具有良好的耐蚀性能,从而说明了稀土催渗渗氮层比常规渗氮层具有更优越耐腐蚀能力的基本原因.此外,分别对Q235钢稀土催渗渗氮层和常规渗氮层的组织结构进行了金相观测,表明稀土催渗渗氮层生成厚约28μm的晶粒细小,组织致密的白亮层,从而具有良好的耐蚀性和更高的硬度.     

一种侵蚀高锰钢的方法

用于侵蚀高锰钢的化学侵蚀剂种类比较多,在不同的资料中有不同的介绍和规定。文献[1]中认为硝酸酒精溶液、氯化铁硝酸水溶液（氯化铁200g＋硝酸300mL＋水100mL）均可用作高锰钢的侵蚀剂;在GB13925（（铸造高锰钢金相》中规定的侵蚀剂有4％硝酸酒精溶液、甘油混合酸（HNO3：HCl：甘油=1：2：3）和过饱和苦昧酸溶液三种。目前比较常用的侵蚀方法是用4%硝酸酒精溶液和4％的盐酸酒精溶液反复擦蚀。以上侵蚀剂和侵蚀方法在实际应用中操作繁琐、效果不满意。笔者在高锰钢的日常检验中使用了一种操作简便、显示效果真实的热浸蚀方法,具体操作如下：     

氮氢比对UNIMAX钢离子渗氮组织及性能的影响

目的 针对目前我国航空航天、汽车等领域高端制件精密锻造用模具钢离子渗氮表面改进过程的技术瓶颈,通过开展不同氮氢比条件下的工艺试验,揭示离子渗氮过程中不同的氮氢比对UNIMAX钢离子渗氮组织及性能的影响规律。方法 在真空离子氮化炉中,对UNIMAX钢进行温度为500 ℃、压力为250 Pa、不同氮氢比气氛条件下的离子渗氮试验。并采用显微硬度计、显微维氏硬度计、金相显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、X射线应力分析仪对上述不同离子渗氮处理后的渗氮层表面硬度、渗层深度、渗层组织、渗层物相组成、表面残余应力、表面脆性进行表征与分析。结果 随着渗氮气氛中N2浓度的降低,渗层深度逐渐减小,扩散层中氮化物组织均匀性逐渐增大,渗层组织中脆性相ε?Fe2,3N相对含量下降,韧性相γ’?Fe4N相对含量提高。表面硬度明显提高,当V(N2)∶V(H2)=1∶1时,最大值可达1 153HV0.2。结论 当V(N2)∶V(H2)=1∶3时,渗层表面硬度与韧性展现出较好的匹配度,在该工艺下可以获得最佳的渗层组织。     

奥氏体不锈钢渗氮&物理气相沉积复合改性层的组织及性能

通过辉光离子渗扩技术对316L奥氏体不锈钢进行了不同温度下的离子渗氮处理,之后采用物理气相沉积技术在渗氮层外表面制备一层CrN涂层,检测不同温度下离子渗氮+物理气相沉积复合涂层的结合力、硬度、耐磨性和耐蚀性,并对其显微组织和物相进行了观测与分析.结果表明:奥氏体不锈钢不同温度渗氮+物理气相沉积复合改性层的组织随渗氮温度的升高从S相(内层)+CrN涂层(外层)转变为不同程度硬质相析出层(内层)+CrN涂层(外层),不同类型的渗氮层与CrN涂层均有良好的结合力;不论是S相层还是硬质相析出层,经过PVD处理后均能在一定程度上提高渗层的表面硬度、耐磨性和耐蚀性,其中耐蚀性随着渗氮温度的升高逐渐变差,硬度和耐磨性随渗氮温度的升高而逐渐提升.     

表面纳米化预处理对316L不锈钢渗氮层摩擦学性能的影响

为改善奥氏体不锈钢的表面硬度和耐磨性,采用超声滚压与离子渗氮复合工艺对316L不锈钢表面进行了表面强化处理。利用扫描电镜(SEM)、硬度计、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪以及摩擦磨损试验机等测定了渗氮层的硬度、深度、含氮量和物相组成,研究了表面晶层组织结构对离子渗氮行为和渗氮层在润滑油条件下摩擦学性能的影响。结果表明:直接渗氮和超声滚压/渗氮试样表层组织均由S、γ'、ε和Cr N相组成,渗氮层厚度均为20μm,直接渗氮层以S相为主,超声滚压后渗氮层以ε和γ'相为主,组织结构较为致密;超声滚压/渗氮层的平均渗氮含量是直接渗氮层的2.88倍,摩擦系数降低了0.04,显微硬度和耐磨性是直接渗氮层的1.15倍和2.76倍;超声滚压处理诱使316L不锈钢表面形成的纳米晶层组织结构增强了渗氮试样表面的催渗效能和对渗氮层的支撑强度,超声滚压后渗氮试样的表面耐磨性能最好。     

离子后氧化对42CrMo钢渗氮组织与耐蚀性的影响及机理分析

采用普通空气对42CrMo钢离子渗氮样进行了离子后氧化处理。采用金相、扫描电镜、X射线衍射仪、电化学性能分析测试仪对复合渗层的显微组织、渗层厚度、物相、耐蚀性及电化学试验后试样表面进行了测试和分析。研究结果表明,对42CrMo钢离子渗氮样进行空气后氧化处理可在氮化层表面形成一层1~2μm厚、由Fe3O4和Fe2O3组成的氧化层,且两种氧化物比值由后氧化工艺参数决定,400℃、60min后氧化时生成的氧化层Fe3O4含量最大,电化学实验后的试样表面没有出现点蚀现象,由此获得最佳耐蚀性。高含量Fe3O4基于该条件下生成Fe3O4的化学反应的吉布斯自由能较小。结果还发现随后氧化时间延长或温度升高,离子氮化层厚度逐渐减薄。     

近β钛合金TLM表面双层辉光等离子渗氮及其腐蚀性能研究

为改善生物医用钛合金的表面性能及植入人体后的耐腐蚀性能,利用双层辉光等离子技术在近β钛合金TLM表面进行渗氮处理。通过金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、电子显微镜及电化学工作站研究渗氮后TLM钛合金的截面金相、相结构、显微硬度及表面改性前后TLM钛合金在人工模拟体液(hank's溶液)中的电化学腐蚀性能。结果表明:近β型钛合金TLM表面渗氮处理后,可得到一层致密、均匀的改性层,厚度约4~5μm。其主要成分为Ti_2N和Ti-cubic,显微硬度由(238±10)提升至(874±10)HV;电化学腐蚀实验中渗氮改性层的E_(corr)从-0.5923上升至-0.4904 V,I_(corr)由3.653×10~(-7)降低至8.742×10~(-8)/cm~2,交流阻抗值显著增大,表明TLM钛合金表面渗氮改性处理可以提升其在人工模拟体液中的耐腐蚀性能。     

TC4钛合金低压真空渗氮处理

为了改善表面性能,对TC4钛合金在不同温度下进行低压真空渗氮处理。采用扫描电子显微镜和X射线衍射分析了渗氮层的组织结构,测试了渗氮层的显微硬度和耐磨性。结果表明,TC4钛合金经低压真空渗氮处理后,可获得由表层Ti N和次表层Ti2Al N组成的改性层。温度较低时,表面形成氮化物数量较少,渗层较薄,硬度较低。随温度升高,氮化物数量增多,渗层厚度增加,硬度及耐磨性也随之增加,温度达820℃时,表面硬度可达1000~1100 HV,硬化层深度为50~60μm。温度继续增加,氮化物聚集长大,渗氮层开始变得疏松,硬度及耐磨性下降。     

螺纹零件防渗碳镀铜

在螺纹零件的螺纹部位进行防渗碳镀铜,由于镀层厚度不均匀、螺纹部位本身光洁度差、有毛刺、镀铜层孔隙度难以保证,结果在渗碳时容易产生漏渗. 要求局部渗碳的零件一般都是受力零件,或者是非渗碳部位在总装配时需要配钻的零件.受力零件的非渗碳部位漏渗后,在淬火时局部淬硬,影响零件的抗冲击韧性,在外力作用下容易断裂.对断裂零件的断口进行金相分析,发现断裂处有漏渗碳.装配时需要配钻的零件,其非渗碳部位漏渗后在淬火时淬硬,无法进行配钻. 根据兵工部表面处理技术条件(WJ)规定:防止渗碳、渗氮和碳氮共渗的零件表面     

42CrMo钢空气离子氮氧共渗研究

采用不同空气流量对42Cr Mo钢进行离子氮氧共渗,并和常规离子渗氮进行对比。利用金相、显微硬度计、X射线衍射仪、电化学性能分析测试仪对复合渗层的显微组织、厚度、物相、表面硬度及耐蚀性进行了测试和分析。研究结果表明,普通空气可用作42Cr Mo钢离子氮氧共渗处理的氧气源;同样温度和时间条件下,离子氮氧共渗比常规离子渗氮的渗层厚,表面显微硬度提高,硬度梯度更加平缓。同时,渗层中物相含微量Fe3O4,起到提高耐蚀性的效果。同时,研究发现,空气流量0.3 L/min为最佳工艺参数。     

20CrMnTi钢碳氮复合强化层的组织与性能北大核心CSCD

为减少氮化时间,降低渗氮层脆性,提高20CrMnTi钢表面的耐磨性能。采用真空脉冲渗碳+(真空脉冲渗氮、真空感应渗氮、离子渗氮)三种方法在20CrMnTi钢表面制备碳氮复合强化层,利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、EBSD、显微硬度计和微观划痕测试仪等分析了渗层的物相、组织结构、截面元素分布、物相分布、致密性、显微硬度梯度和渗层脆性。结果表明组织从表及里依次为:Fe4N→含氮铁素体→回火索氏体;真空脉冲渗碳+离子渗氮工艺能获得30μm左右硬度值高、致密性好、脆性小的渗氮层,具有良好的耐磨性能;渗层截面中发现次表层含有残留奥氏体呈颗粒状或者细条状弥散的分布在马氏体基体上,奥氏体为软质相,可以较好的吸收外界的冲击力,防止产生和扩展裂纹,有效的降低渗氮层的脆性。先渗碳淬火形成的马氏体在随后的渗氮过程中转变为回火索氏体,碳化物从α-Fe中析出形成的空位,有利于氮原子的吸附和扩散,有效地缩短渗氮时间;先渗碳后渗氮能够有效地降低氮化层的脆性。     

20CrMnTi钢碳氮复合强化层的组织与性能

为减少氮化时间,降低渗氮层脆性,提高20CrMnTi钢表面的耐磨性能。采用真空脉冲渗碳+(真空脉冲渗氮、真空感应渗氮、离子渗氮)三种方法在20CrMnTi钢表面制备碳氮复合强化层,利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、EBSD、显微硬度计和微观划痕测试仪等分析了渗层的物相、组织结构、截面元素分布、物相分布、致密性、显微硬度梯度和渗层脆性。结果表明组织从表及里依次为:Fe₄N→含氮铁素体→回火索氏体;真空脉冲渗碳+离子渗氮工艺能获得30μm左右硬度值高、致密性好、脆性小的渗氮层,具有良好的耐磨性能;渗层截面中发现次表层含有残留奥氏体呈颗粒状或者细条状弥散的分布在马氏体基体上,奥氏体为软质相,可以较好的吸收外界的冲击力,防止产生和扩展裂纹,有效的降低渗氮层的脆性。先渗碳淬火形成的马氏体在随后的渗氮过程中转变为回火索氏体,碳化物从α-Fe中析出形成的空位,有利于氮原子的吸附和扩散,有效地缩短渗氮时间;先渗碳后渗氮能够有效地降低氮化层的脆性。     

TC4钛合金低压真空氮化改性层的制备与性能

采用低压真空渗氮的方法,在TC4钛合金表面制备了与基体结合良好的改性层.通过金相观察、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了表面改性层的组织结构,并对改性层的显微硬度及耐磨性进了测试.结果表明:TC4钛合金经低压真空渗氮处理后,表面可获得由TiN和Ti2 AlN组成的氮化物改性层,组织均匀致密,氮化物颗粒细小,硬化层与基体结合良好,表面硬度为1100～1200HV,心部硬度为300～320HV,硬化层深度可达60～70μm,硬度梯度平缓,耐磨性优良.     

高表面粗糙度6061铝合金的两酸抛光工艺研究

目的 为了降低6061铝合金的表面粗糙度,提出了一种环保型的两酸化学抛光工艺,并探究了抛光工艺条件对6061铝合金表面粗糙度和表面形貌的影响。方法 采用正交实验设计,确定6061铝合金两酸抛光添加剂的浓度,在此基础上通过单因素实验进一步对抛光液配方、温度和时间进行参数优化。通过粗糙度仪测量抛光前后的粗糙度和表面轮廓曲线,利用金相显微镜观察抛光前后的微观表面和断面金相,并且计算最佳工艺下的失重率。结果 在温度100 ℃、抛光10 min条件下,当抛光液的成分为H3PO4+H2SO4(质量比为2︰1)、10 g/L硫酸铝、2 g/L硫酸铜、1.6 g/L金属盐A、3 g/L氧化剂B、15 g/L过硫酸铵、1.5 g/L钼酸铵时,抛光效果最好。在最佳工艺下进行抛光,使铝合金表面粗糙度从6~8 µm降低至2 µm左右,粗糙度的标准差从2 µm左右降低至1 µm以下,失重率在0.002~0.004 g/(cm².min)范围内波动,并且得到了光亮的表面。结论 该抛光体系在处理高表面粗糙度的6061铝合金时表现出良好的抛光效果,研究结果对提高3D打印的6061铝合金零件表面质量提供了较好的借鉴与理论分析基础。     

TC6钛合金真空感应渗氮层的电化学腐蚀行为研究

为了评估渗氮强化后TC6钛合金在含氟离子溶液中的耐蚀性,利用间歇式真空感应渗氮技术在合金表面获得渗氮层,研究了渗氮层的组织结构及其在HNO3+HF体系溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:经真空感应渗氮处理后的TC6钛合金表层物相为Ti N,氮化层随温度升高而增厚。经开路电位(OCP)、极化曲线及交流阻抗(EIS)测试后发现:随渗氮温度的升高,TC6钛合金的抗腐蚀性能逐渐提高,和原样相比腐蚀电流密度降低了27倍,而薄膜电荷转移电阻R1最高达到1.110×1014Ω·cm2。经电化学腐蚀后的试样表面具有明显腐蚀坑,腐蚀形态均为点蚀。     

塑料化学镀的方法

本专利介绍在塑料材料如 ABS 树脂、AS 树脂、聚丙烯树脂、聚碳酸脂树脂、异丁烯酸树脂、聚本撑氧化物等表面施镀金属的方法。以往塑料表面施镀金属的方法,大家都知道常采用下述方法改进。首先使用脱脂剂,在50～60℃范围洗净数分钟,然后用下述处理对洗净的塑料表面进行化学腐蚀,完成表面粗化。该处理液组成:铬酸—硫酸系处理液(由无水铬酸75g/l 和硫酸250ml/l,或重铬酸钾15g 和硫酸100ml 及水150ml 组成),或混酸系处理液(由硫酸750ml、硝酸375ml、     

690耐蚀合金管材晶粒度和碳化物形貌分析用金相侵蚀剂的选择

核电蒸发器用690耐蚀合金常采用冷轧方式成型,其退火和时效处理后的晶粒度和碳化物分布与形貌需要采用适当的试剂侵蚀后进行统计分析。常用的10%草酸溶液(质量分数)侵蚀剂不适用于冷轧管材晶粒度分析,而腐蚀性强、难以保存的2%溴-甲醇溶液(体积分数)难以适应批量管材碳化物形貌分析需求。甄选腐蚀性低,易于储存且能有效显示690合金管材显微组织的金相侵蚀剂成为其金相试样制备过程中的重要组成部分。采用光学显微镜和扫描电镜分析了不同金相侵蚀剂显示的退火态和时效态690耐蚀合金管材的奥氏体晶粒和碳化物形貌,从而选择出最佳侵蚀剂。结果表明:采用2 g高锰酸钾+11 mL硫酸+90 mL去离子水溶液化学侵蚀可优先显示奥氏体晶界,便于统计分析退火态690合金管材的晶粒度和晶粒尺寸分布;采用80%磷酸溶液(体积分数)和4%硝酸酒精溶液(体积分数)双重电解侵蚀可替代强腐蚀性的2%溴-甲醇溶液,能够有效显示时效态690合金管材中的碳化物分布与形貌。     

20钢循环水换热管粉末渗锌层的防腐蚀性能

针对炼油厂渣油循环水换热器特殊的腐蚀环境,对换热器换热管用20钢在渗锌罐中于500℃保温5 h作整体粉末渗锌处理,采用金相显微镜观察渗锌层的金相组织,采用SUPRA55扫描电镜观察渗层表面形貌,采用HV-1000Z显微硬度计测试渗层硬度,以XFORD EDS仪分析了渗层成分,并通过浸泡试验考察了20钢在循环水和渣油中的耐蚀性能。结果表明:试样渗锌层平均厚度达到95μm,渗锌层硬度比基体硬度至少提高了210 HV以上,渗锌后20钢的抗腐蚀性得到显著的提高,渗锌效果良好。