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。     

304 不锈钢低温离子渗氮及氮碳共渗处理

目的研究304不锈钢离子渗氮层和氮碳共渗层的组织、硬度及耐磨、耐蚀性能,并考察渗层的磨损机理。方法利用离子渗氮及氮碳共渗工艺在304不锈钢表面获得硬化层,利用XRD,OM及共聚焦显微镜、显微硬度仪、电化学测试仪,分析处理前后渗层的组织、相结构及渗层的硬度及耐磨耐蚀性能。结果 304不锈钢氮碳共渗和渗氮层主要为S相层,在相同工艺条件下,氮碳共渗工艺获得的渗层为γN+γC的复合渗层,且厚度大于单一渗氮层。渗氮层和氮碳共渗层硬度约为基体硬度的3.5倍。在干滑动摩擦条件下,氮碳共渗层比渗氮层具有更好的耐磨性能;渗氮层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟效应和断裂,氮碳共渗层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟和微切削。电化学测试表明,渗氮层和氮碳共渗层的耐蚀性能均优于基体。结论 304不锈钢在420℃进行离子渗氮和氮碳共渗处理后,硬度和耐磨性能可大幅提高,且氮碳共渗处理效果更佳。     

离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理对45钢组织与性能的影响

为进一步提高渗层厚度及渗层性能,对45钢进行离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和光学显微镜对渗层厚度、物相组成、截面与表面硬度、渗层脆性进行了分析。结果表明,复合处理可使45钢获得比单一离子渗氮或离子氮碳共渗更快的渗速、更优的性能。相同的处理时间下,复合处理渗层厚度比单一离子渗氮或离子氮碳共渗大幅度增加,有效硬化层比单一离子渗氮增加约35μm,提高约1倍,同时渗层脆性显著降低。物相分析表明复合处理后化合物层中ε相和γ'相的相对含量发生了变化,即ε相增多,而γ′相减少。     

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。     

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.     

双相不锈钢低温离子硬化处理工艺

采用低温离子渗氮和氮碳共渗对双相不锈钢进行试验,利用显微硬度计、光学显微镜、X射线衍射仪分别研究了表面硬度、硬度梯度、表面脆性、硬化层横截面显微组织、硬化层结构。结果表明,低温离子渗氮和氮碳共渗后硬化层的性能(表面硬度、硬化层厚度、显微组织、物相结构)变化规律大致相同:随着处理温度的提高或者时间的延长,表面硬度和硬化层厚度不断提高,但最后趋于平缓;表面脆性略有增加。     

38CrMoAl钢循环等离子氮碳氧硫共渗工艺的研究

对38CrMoA l钢进行了常规等离子渗氮、循环等离子渗氮以及循环等离子氮碳氧硫共渗处理,研究这几种工艺对表面硬度、渗层组织、硬度梯度的影响。结果表明：循环等离子氮碳氧硫共渗有利于形成共渗元素进一步扩散的通道,加速共渗元素的渗入;综合表面硬度和渗层厚度,循环等离子氮碳氧硫共渗工艺明显优于常规等离子渗氮和循环等离子渗氮。     

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。     

针对奥氏体不锈钢卡套表面硬化处理的方法

针对奥氏体不锈钢卡套硬度低、抗刮擦性能差、使用寿命短等问题,本文分别采用低温离子渗氮,离子渗碳和离子氮碳共渗对奥氏体不锈钢卡套进行表面硬化处理。实验结果表明,低温离子渗碳处理后奥氏体不锈钢卡套表面获得的硬化层各项性能指标如硬度、组织、性能等均能满足其使用要求。     

非调质钢表面硬化处理工艺

试验用非调质钢为F35MnV、F38MnVS、F40MnVS、F45MnVS及F49MnVS铁素体-珠光体钢和F12Mn2VBS贝氏体钢。对这些钢进行了表面硬化处理试验。结果表明,铁素体-珠光体型非调质钢可采用气体渗氮、离子渗氮和气体氮碳共渗以提高其表面硬度和耐磨性,但贝氏体非调质钢氮碳共渗处理后,其冲击韧度从46.7 J降低到了35.0 J,故不宜采用该工艺进行表面硬化。此外,F40MnVS钢的高频感应淬硬层表面硬度和硬化层深度与45钢的基本相同,经渗氮处理的F35MnV和F40MnVS钢渗层的化合物层比40Cr、45和38CrMoAlA钢的薄,而扩散层较厚者厚,表面硬度比40Cr、45钢高,比38CrMoAlA钢低。经气体氮碳共渗的非调质钢具有良好的综合力学性能。     

PVD hard coatings on prenitrided low alloy steel

The combination of traditional surface treatments such as nitriding with modern plasma-enhanced surface technologies reveals the possibility, particularly in the application to low alloy steels, of obtaining mechanical properties comparable with those of high alloy steels. Gas-nitrided samples of the hardened and tempered low alloy steels 30CrMoV9 and 17CrMoV10 were TiN coated by r.f. magnetron sputtering and ion plating. The requirements to obtain a nitrided substrate that can be coated were given special consideration. For this, various surface modifications of the nitrided substrates were realized by bright nitriding, nitriding with a compound layer and additional steps before coating, such as polishing, grinding and sputter cleaning.

The properties of prenitrided coated steels essentially depend on the structure and properties of the outer part of the nitrided case. TiN on bright nitrided and nitrided substrates with the compound layer removed has a better adherence than on compound layers. The decomposition of the iron nitride during the plasma sputter cleaning of compound layers results in a lower surface hardness and lower adherence of TiN. The highest wear resistances in the Timken test were registered on samples where the compound layer had been removed before TiN coating.     

High frequency and low voltage plasma immersion ion implantation of nitrogen on industrial pure iron at different Rf power

Traditional plasma ion immersion implantation (PIII) can effectively improve material mechanical property and corrosion resistance. But the modified layer by PIII is too thin for many industrial applications. High frequency and low voltage plasma immersion ion implantation (HLPIII) has advantages of PIII and nitriding. Comparing with traditional ion nitriding, HLPIII can obtain higher implantation energy and create a thick modified surface layer. In the present paper nitriding layers were synthesized on industrial pure iron using high frequency and low voltage plasma immersion ion implantation with different RF power (400 W, 600 W, and 800 W). The microstructure of the nitriding layers was characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The mechanical properties such as microhardness and wear resistance were analyzed using HXD1000 microhardness and CSEM pin-on-disk wear testing machine. The anodic polarization characteristics were measured in a 0.9% NaCl solution at room temperature to examine the corrosion resistance of the nitriding layer. The results reveal that Fe₂N, Fe₃N and Fe₄N coexist in the nitriding layer. The nitriding layer is a corrosion protective coating on industrial pure iron in 0.9% NaCl solution. The hardness, wear resistance and corrosion resistance of the nitrided layers on industrial pure iron increase with RF power.     

离子渗氮和离子渗硫复合处理表面的摩擦学性能

在４５钢离子渗氮表面,用低温郭了渗硫技术形成具有良好固体润滑作用的渗硫层。采用ＳＥＭ＋ＥＤＸ和ＸＲＤ研究了渗层的组织结构,采用销盘式磨损试验机在油润滑条件下,对原始、渗氮、渗硫以及渗氮渗硫复合处理表面进行了抗擦伤性能及耐磨性能的系统研究。并采用ＥＤＸ和ＡＥＳ分析了摩擦表面边界润滑膜的成分。结果表明：渗硫和渗氮处理均只能在低还条件下提高表面的抗擦伤性能。而复合处理能在各种速度条件下显著提高抗擦伤     

气体渗氮工艺对NbVTi合金化灰铸铁组织与性能的影响

针对发动机高速重载的发展趋势,对新型NbVTi合金化灰铸铁气缸套材料进行了不同温度的气体渗氮处理。通过光学显微镜、维氏硬度计、摩擦磨损试验机、扫描电镜等手段,研究了NbVTi合金化灰铸铁气缸套表面的气体渗氮工艺对组织性能的影响。结果表明:随着渗氮温度的增加,NbVTi合金化灰铸铁气缸套的渗氮层深度都有所增加,距离表面100 μm和130 μm处的显微硬度先增后降。在最佳的渗氮温度570 ℃渗氮后,气缸套尺寸膨胀量在0.010~0.055 mm标准范围内,渗氮层平均厚度约140 μm,距离表面100 μm扩散区平均硬度达到500 HV0.1以上,可满足高速重载气缸套的使用要求。气体渗氮后,气缸套的摩擦磨损性能得到了大幅提高,随着载荷的增大和速度的增加,磨损率随之增大,其磨损机理由磨粒磨损向粘着磨损转变。     

等离子体渗氮气压对合金钢渗氮层微观结构和性能的影响

目的 选择M50NiL钢（高合金钢）和AISI 4140钢（低合金钢）2种合金钢,研究渗氮气压对合金钢等离子体渗氮层组织结构、渗层厚度、硬度、韧性和摩擦磨损性能的影响规律。方法 根据离子渗氮GB/T30883—2017,在0～500 Pa渗氮气压范围内选择170、250、350 Pa 3个渗氮气压进行等离子体渗氮,研究渗层微观结构和性能。结果 对于M50NiL和AISI 4140两种合金钢,350 Pa时渗层厚度均最大,170 Pa次之,250 Pa厚度最小。M50NiL钢在350 Pa渗氮和AISI 4140钢在170 Pa渗氮时,表面层具有最优的强韧性。摩擦磨损性能显示,170 Pa和350 Pa气压渗氮的摩擦磨损性能明显优于250 Pa气压渗氮,其中磨损率规律与渗氮层的韧性值测试结果吻合。结论 气压影响了氮离子的能量和分布,从而影响了渗层厚度,钢中的合金元素含量和气压共同影响表面强韧化效果,并且表面强韧化效果直接影响渗氮层的摩擦磨损性能。     

真空压强对小模数花键离子渗氮性能的影响

小模数花键零件在离子渗氮过程中,经常出现齿根或节圆位置渗不上和渗层浅等问题。针对这一问题,选取典型转子类零件,通过在300、400、500、600、700 Pa的真空压强下,对其内花键进行离子渗氮试验。研究得出当炉内通入氩气,真空压强为600、700 Pa 时,能够保证内花键齿顶、节圆、齿根的渗层偏差控制在设计所要求的0.02 mm以内,同时显微组织和表面硬度也符合工艺要求。     

Research on component phases and microstructure shape of a rapid ion nitriding layer

The properties of nitrided parts are closely related to the component phases of their compound layers and microstructure shape of their diffusion layers. Based upon the influence of nitriding temperature and nitrogen (N) potential on formation and decomposition of ion nitriding layer, the component phases and microstructure shape of ion nitrided layer, which was processed under cyclic N potential, was studied with x-ray diffraction (XRD) analysis and transmission electron microscopy (TEM). The mechanism of rapid ion nitriding is also discussed in this paper. The results show that if the rapid ion nitriding by the thermal cycling and the N potential cycling is controlled, the nitriding speed and nitrided layer thickness of materials can not only be enhanced compared to the conventional ion nitriding technique, but also the alloy nitrides can be obviously increased. The precipitation hardness phases of diffusion layer became more trivial and spread in all directions. It is very important to improve the quality of the nitrided layer and to enhance the properties of nitrided parts.     

离子氮碳共渗与离子镀TiN复合处理研究

通过离子氮碳共渗与离子镀硬质膜复合处理在低合金钢基体表面上形成较厚的强化层,可使表面硬度达到２２００ＨＶ０－１ 以上。耐磨性比单一渗氮处理有很大改善,硬质膜与基体结合力用划痕临界载荷（ Ｌｃ） 表示达到６０Ｎ 以上。     

复合化学热处理对G13Cr4Mo4Ni4V钢组织和硬度的影响

采用扫描电镜、洛氏硬度计和维氏显微硬度计研究了渗氮140 h对渗碳+淬火+回火G13Cr4Mo4Ni4V钢微观组织及硬度的影响。结果表明,渗碳+淬火+回火后G13Cr4Mo4Ni4V钢有效渗碳层深度为1.45 mm,渗碳层最高硬度为785 HV,心部硬度为420 HV,经渗氮处理后有效渗碳+渗氮层深度降为1.34 mm,渗氮层深度为0.22 mm,渗氮层最高硬度可达到948 HV,心部硬度为451 HV,较未渗氮试样硬度略有提高。渗碳+淬火+回火和添加渗氮处理后G13Cr4Mo4Ni4V钢的表面洛氏硬度相当,均在62~65 HRC 之间,但渗氮处理后试样的硬度波动性较大。添加140 h渗氮的渗碳+淬火+回火后G13Cr4Mo4Ni4V钢实现了“表面硬心部韧”的目标,渗氮层深度满足工程需要,但添加渗氮处理后G13Cr4Mo4Ni4V钢在渗碳层和渗氮层出现类网状碳化物,因此在渗氮过程中需要综合考虑渗氮层深度和微观组织,以获得良好的综合力学性能。