离子渗氮层的组织形貌和γ′－ε界面结构

使用电子显微镜研究了５５０℃，６ｈ离子渗氮的３５ＣｒＭｏ钢渗层的组织形貌和界面结构．结果表明，渗层外层为分层相间分布的ε＋γ′条带状组织。在化合物内层的γ′相中有空位盘、位错、层错四面体和孪晶．ε相和γ′相之间的界面光滑且平直．除了观察到一个原子层结构台阶，也发现多个原子层高度的结构台阶．大量晶体缺陷的存在是加速离子渗氮过程的主要原因。     

离子渗氮层的晶体缺陷和界面结构

采用高分辨电子显微镜研究了离子渗氮层的晶体缺陷和界面结构结果表明,高速离子的持续轰击将导致大量空位点缺陷的产生,空位的聚合形成空位盘,空位盘的崩塌形成扩展位错,层错四面体等晶体缺陷ε(Fe_(2-3)N)和γ'(Fe_4N)相界面平直、共格,且具有:(111)∥(0001)_ε,[110]γ'∥[1120]_ε的取向关系     

钽表面离子渗氮层的组织与结构

采用SEM,XRD,SIMS等手段对钽在氢与氮等离子体中形成的表面层的物相与组织进行了分析。试验发现,Ta表面在H、N等离子体中渗氮得到的渗氮层均匀、致密,由体心立方的超晶格TaN0.1和化合物Ta6N2.57及固溶体组成。     

纯铁高温两段离子渗氮层内的反常组织

采用ＳＥＭ和Ｘ射线薄膜掠射装置测定了工业纯针在Ｆｅ－Ｎ共析温度以上两段高离子渗氮层的组织形态和γ、α两相沿渗层深度的分布。发现对应渗层的亚析成分存在网状分布的γ相并构成富γ相域；带状的α相区与基体邻接。     

纯铁高温两段离子渗氮层内的反常组织

采用ＳＥＭ和ｘ射线薄膜掠射装置测定了工业纯铁在Ｆｅ－Ｎ共析温度以上两段离子渗氮层的组织形态和γ’ａ两相沿渗层深度的分布。发现对应渗层的亚共析成分区存在网状分布的γ’相并构成富γ’相域；带状的ａ相区与基体邻接。这两种反常组织是由第二段降温渗氮时γ／ａ界面反向迁移所致。     

快速生长枝-胞转变过程的界面结构和微观组织SCIEI

本文利用新研制的ZMLMC定向凝固装置,研究了Ni-5wt-％Cu合金快速定向凝固条件下由树枝状生长转变为胞状生长及其过渡过程的凝固界面结构和微观组织。实验结果表明:在枝-胞转变点附近,随生长速率的增大,侧向分枝由发达逐渐萎缩,最终消失;同时一次枝晶间距减小,发生枝-胞转变时,糊状区长度急骤缩短。快速生长胞状界面与慢速生长胞状界面形态相似,但前者胞间距更小,且胞壁不光滑。     

F51双相不锈钢离子渗氮层的组织与性能

目的提高F51双相不锈钢的硬度以及耐磨性能。方法将F51双相不锈钢进行低温(450℃)和高温(550℃)离子渗氮处理,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察F51双相不锈钢渗氮层的微观组织,利用X射线衍射(XRD)方法对渗氮层沿深度方向相组成的变化进行分析,采用显微硬度计、摩擦磨损实验机分别对渗氮层的显微硬度及耐磨性能进行测试,采用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)对磨痕形貌进行观察。结果F51双相不锈钢低温渗氮层主要由N相组成,由表及里为N N+N(少量);高温渗氮层主要由CrN+N相组成,由表及里为CrN+N N+N。高温渗氮层厚度约为低温渗氮层厚度的3倍。低温渗氮样品的平均表面硬度约为基体表面硬度的3.5倍;高温渗氮样品的平均表面硬度约为基体硬度的4倍。基体的摩擦系数约为0.71,低温和高温渗氮处理后样品的摩擦系数大大降低,分别为0.24和0.17。渗氮样品磨痕的宽度和深度较基体显著降低。结论F51双相不锈钢低温渗氮层主要由N相组成,高温渗氮层主要由CrN+N相组成,两种温度渗氮后的样品硬度和耐磨性均得到显著提高。     

离子渗氮层γ′-Fe_4N相内位错环和层错类型的鉴别

用透射电镜衍衬方法测定了稀土催渗离子渗氮层γ′ Fe4 N相内位错环及层错的类型。结果表明 ,位错环为b =13[111]空位型 ,其形成原因是 :在离子渗氮过程中 ,高能离子的持续轰击导致大量空位点缺陷的产生 ,部分空位聚集成片崩塌而形成位错环。层错类型为抽出型 ,两侧的不全位错是 16 〈112〉型Shockley不全位错     

微量钛对离子渗氮渗层特性及性能的影响

为调控离子渗氮渗层特性,获得少脆性化合物层、厚韧性扩散层的渗氮层,提高离子渗氮渗层抗冲击性和重载下的耐磨性,对 42CrMo 钢进行了添加微量钛的创新离子渗氮处理。 利用光学显微镜、SEM、XRD 和显微硬度计对渗层的截面显微组织、表面形貌和成分、物相和截面硬度进行了测试和分析。 结果表明:添加微量钛离子渗氮可显著改善渗层特性,获得少化合物层的高硬高韧渗氮层,同时显著提高离子渗氮效率。 在 540 ℃ ×4 h 工艺条件下,添加微量钛可使离子渗氮有效硬化层厚度显著增加,由常规离子渗氮的 225 μm 增加到 380 μm,即渗氮效率提高近 70%;有效硬化层厚度提高的情况下,化合物层厚度反而减薄,由常规离子渗氮的 19 μm 降低到 10 μm,即化合物层厚度降低了约 50%;渗层中化合物层与有效硬化层之比值由常规离子渗氮的 8. 5%降低到 2. 6%。 同时添加微量钛离子渗氮渗层中形成了高硬度强化相 TiN,使渗层表面硬度由 703 HV0. 05 提高至 895 HV0. 05 。 添加微量钛离子渗氮获得了薄化合物层、高硬高韧、厚有效硬化层的优良渗氮层特性,该渗层特性对改善离子渗氮零部件抗冲击性和重载下的耐磨性具有重要研究和应用价值。     

离子渗氮层中γ′-Fe_4N相内位错环和层错类型的研究

用透射电镜衍衬方法测定了稀土催渗离子渗氮层中γ'-Fe_4N相内位错环及层错的类型。结果表明,位错环为b=1/3[111]空位型,其形成原因是:在离子渗氮过程中,高能离子的持续轰击导致大量空位点缺陷的产生,随后空位聚集成空位片,最终崩塌形成位错环;而层错类型为抽出型,其两边的不全位错是1/6(112)型Shockley不全位错,它们是由全位错1/2[110]=1/6[121] 1/6[211]反应分解形成的。     

表面离子渗氮对数控机床主轴的组织与耐磨性能的影响

通过金相、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射分析等手段对数控机床主轴用钢渗氮层进行了显微组织、物相组成和耐磨性能测试,并分析了渗氮层摩擦磨损机理。结果表明,渗氮主轴用钢的氮化层深度约为350μm,氮化层最大硬度为900 HV,基体硬度约为326 HV;氮化层表面化合物层的厚度约为6.4μm,与基体之间的界面连接良好,主要由大量的Fe_3N和少量的Fe_4N构成的复相组织;渗氮钢在相同条件下的摩擦系数都要比未渗氮钢更低且更为稳定,表明渗氮层在滑动摩擦磨损过程中可以起到较好的减磨效果;在相同磨损条件下,渗氮主轴用钢的磨损量和失重率较未渗氮主轴用钢小得多,即前者具有更好的抗磨损性能;未渗氮钢的磨损机制主要为氧化磨损、磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损,而渗氮钢的磨损机制主要为氧化磨损、轻微磨粒磨损和轻微粘着磨损。     

球铁基体组织对QPQ盐浴渗氮层深度和耐磨性的影响

对不同铁素体含量基体组织的球墨铸铁进行了QPQ盐浴渗氮试验,对渗层进行了显微组织观察和物相分析.试验结果表明,渗层组织中主要为Fe_3O_4和Fe_2N相,且基体组织中铁素体含量越高,渗层越厚.通过对不同基体组织的球墨铸铁进行QPQ处理前后磨损速率的比较,结果表明经QPQ处理后的球墨铸铁试样磨损速率为QPQ处理前的4.3%～19%.     

离子渗氮层中γ‘—Fe4N相内位错环和层错类型的研究

用透射电镜衍衬方法测定了稀土催渗离子渗氮层中γ’Ｆｅ４Ｎ相内位错环及层错的类型。     

离子渗氮温度对不锈钢组织及性能的影响

对1Cr18NigTi、1Cr13、0Cr18Ni9不锈钢进行了不同温度的离子渗氮.利用金相显微镜及扫描电镜观察了渗氮层显微组织形貌;利用能谱仪测试了渗层中元素的含量及分布情况;利用HVS-1000型数显显微硬度计测定了渗层不同深度处的硬度变化;采用改制的摩擦磨损试验机测试了渗氮层的摩擦磨损特性;利用盐雾腐蚀试验箱测试了渗氮层的耐腐蚀性.结果表明,随渗氮温度增加,3种钢的渗层表层组织中氮化物量减少,高氮浓度的ε相转变为γ'相,440 ℃渗氮形成了氮在基体中的过饱和固溶相;1Cr13不锈钢比1Cr18Ni9Ti及0Cr18Ni9不锈钢的渗层厚;渗层表面硬度降低,但从表面向心部的峰值硬度增加;在一定范围内渗层耐磨性降低,但比未渗氮试样均提高4倍左右;渗层的耐盐雾腐蚀性降低,但440℃的低温渗层的耐蚀性与未渗氮试样差不多.     

34CrAlNi7钢离子渗氮层的显微结构和性能

研究了３４ＣｒＡｌＮｉ７钢的离子渗氮工艺,分析了影响渗氮层结构和性能的主要工艺条件。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时间,所蝗渗氮层是致密的,材料耐磨性明显提高。     

离子渗氮层γ‘—Fe4N相内位错环和层错类型的鉴别

用透射电镜衍衬方法测定了稀土催渗离子渗氮层γ’－Ｆｅ４Ｎ相内位错环及层错的类型。结果表明,位错环为ｂ＝１／３「１１１」空位型,其形成原因是：在离子渗氮过程中,设有离子的持续轰击导致大量空位点缺陷的产生,部分空位聚集成片崩塌而形成位错环。层错类型为抽出型,两侧的不全位错是１／６〈１１２〉型Ｓｈｏｃｋｌｅｙ不完全位错。     

1Cr12Ni3MoVN钢渗氮层的组织与性能

研究了调质态1Cr12Ni3MoVN钢在580℃、氨分解率30%～70%条件下,气体渗氮4、8、16和32 h渗氮层的组织结构和性能。利用OM、SEM、EDS和XRD对渗氮层的显微组织、表面相结构、磨痕形貌等进行表征,并对渗氮层的显微硬度及摩擦磨损性能进行测试。结果表明,渗氮层组织致密均匀,包括化合物层、中间扩散层和过渡层,表层主要由ε-Fe_(2-3)N相和γ'-Fe_4N相组成,并含有少量CrN化合物;随渗氮时间延长,渗氮层厚度近似呈抛物线规律增加,但表面硬度降低。经渗氮后钢的耐磨性大幅度提高,表面仅呈现轻度磨损。