稀土含量对38CrMoAl钢渗氮层性能的影响

为了克服38CrMoAl钢渗氮速度慢,渗层脆性大,稀土添加到渗氮气氛中只能作用于工件表面等缺点,研究了38CrMoAl钢中不同稀土添加量对渗氮层性能的影响,并初步分析了其影响机制。研究结果表明：稀土对38CrMoAl钢渗氮具有明显的催渗作用,且能提高渗层性能。原因是稀土加入钢中后,引起周围铁原子的点阵畸变,有利于氮原子的吸附和扩散,且稀土易与渗氮气氛中的氧结合,削弱了氧对渗氮的阻碍作用;同时稀土的晶粒细化、固溶体强化、微合金化也是其改善渗层性能的重要原因。     

2Cr13不锈钢的稀土催渗循环离子渗氮工艺研究

对2Cr13不锈钢进行稀土催渗循环离子渗氮试验,并和常规离子渗氮进行对比研究.利用光学显微镜、显微硬度计、XRD、磨损机、扫描电镜及能谱仪对渗氮层进行分析.结果表明:稀土催渗循环离子渗氮工艺不仅能加快渗氮速度,提高耐磨性;而且可以使渗氮层的表面硬度提高、显微硬度梯度变得平缓,同时渗氮效果随循环次数增加而愈好.另外,还能优化2Cr13不锈钢渗氮层的相组成.扫描电镜结合能谱分析得知:添加到渗氮气氛中的纯稀土La存在于渗层中.既验证La的催渗效果,又说明La起到一定的微合金化作用.     

稀土离子渗氮催渗的均匀性及渗氮层组织

把铈含量>95%的稀土金属块分别放置在钟罩式离子渗氮炉内的上层、中层和下层进行催渗试验。结果表明,富铈稀土对38CrMoAl及40CrNiMo钢试样有较明显的催渗作用,同时减少了白亮层厚度;当稀土块放置在炉内上层时,各试样的层深、表面硬度、脉状氮化物及疏松无明显差别;而稀土块放置在渗氮炉中间层和下层时,稀土块下面试样催渗效果较好,稀土块上面的试样催渗效果稍差。     

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^-离子浓度、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Q235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。     

净化催渗离子渗氮及渗层性能研究

采用阶段性通入含氮气氛的方法,探究净化处理对N80钢离子渗氮的影响。采用金相显微镜、显微硬度计、XRD分析离子渗氮层。结果表明:净化处理对离子渗氮具有明显的催渗作用。净化处理的催渗作用随着净化时间的延长和净化温度的升高而增加。但处理时间过久或温度过高,起不到催渗作用,反而造成金属表面脱碳,影响离子渗氮效果。净化处理20 min后550℃离子渗氮6 h,渗氮层厚度约0.55 mm,比未经净化处理的离子渗氮层厚约0.2 mm,且渗氮层硬度梯度减小,韧性提高。     

38CrMoAl钢喷丸预处理与稀土催渗等离子多元共渗复合工艺研究

目的探索38CrMoAl喷丸预处理与稀土离子多元共渗复合强化新工艺的效果及其机理。方法通过设计正交实验筛选出最优处理工艺,在最优工艺参数条件下进行对比试验,分别测定渗氮后各试样的表面硬度及渗层厚度,观察其金相组织,利用SEM和能谱分析研究每组试样渗氮层的性能及产生原因。结果 38CrMoAl钢喷丸预处理与稀土催渗离子多元共渗的最优工艺参数为:渗氮温度540℃,氨气流量2.0 L/min,保温时间9 h。38CrMoAl钢试样的最大硬度为1221HV,渗层厚度为355μm。38CrMoAl钢试样的金相显微组织分析表明,喷丸预处理、稀土催渗对等离子多元共渗有促进作用,两者复合工艺的多元共渗作用效果大于单一稀土催渗和等离子多元共渗工艺。38CrMoAl钢试样渗层的能谱检测结果显示,复合处理工艺与单一处理工艺相比,在同一深度渗入的氮、碳、氧元素含量以及渗层深度均有明显提高。结论喷丸预处理与稀土催渗离子多元共渗工艺优于普通多元共渗和稀土多元共渗,喷丸和稀土的复合处理可以显著增强渗层厚度和渗入元素含量,有利于材料表面性能的提升。     

预氧化+稀土铈对42CrMo钢离子渗氮的影响

针对离子渗氮渗层浅及生产周期长等技术难题,采用预氧化与稀土复合催渗对工程常用结构钢42CrMo进行了离子渗氮。利用显微硬度计、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等对渗氮速率、渗氮层组织、表面形貌等进行了系统的研究。结果表明,经400 ℃×1 h氧化+0.6 cm²/kg(铈表面积/装炉量)稀土的复合催渗工艺具有最佳催渗效果;与无催渗试样相比,优化后的复合催渗不仅提高了渗氮效率,同时减少了脉状氮化物,且降低了渗氮层的硬度梯度。     

稀土在35CrMoRE钢离子渗氮中的催渗作用

对３５ＣｒＭｏ、３５ＣｒＭｏＲＥ钢进行离子渗氮、发现稀土钢渗氮层硬度提高,层深加厚,稀土元素具有明显的催渗作用,应用稀土钢可以较好地达到深层,快速离子渗氮的目的。本文还探讨了稀土元素对离子渗氮过程的催渗作用,提出了气团－通道模型。     

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。     

稀土催渗离子渗氮机理的研究

用透射电镜研究了稀土催渗离子渗氮层的微观结构。结果表明,稀土催渗可使γ相晶粒细化,晶界面缺陷增加;稀土的加入,增加了离子轰击效应,可使γ相内空位、位错环和堆垛层错等晶体缺陷的数量增加,可在表面０．０８ｍｍ厚度的扩散层铁素体内产生高密度位错。大量晶体缺陷的产生是稀土加速离子渗氮过程中氮扩散的主要原因。     

稀土含量对Ti6Al4V钛合金等离子渗氮层组织和摩擦学性能的影响

目的研究稀土含量对Ti6Al4V钛合金表面等离子体渗氮层结构和性能的影响。方法运用等离子表面改性技术对Ti6Al4V(TC4)钛合金进行等离子渗氮处理,渗氮过程中通入不同含量的稀土作为催渗剂,以获得钛合金表面强化层。利用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察渗氮层组织,用X射线衍射仪(XRD)分析渗层相组成,用能谱仪(EDS)检测渗层的化学成分,用维氏显微硬度计测量渗层的显微硬度,用球-盘式摩擦磨损试验机和三维轮廓仪检测渗层的摩擦磨损性能。结果TC4钛合金表面等离子渗氮层结构包括表面化合物层(主要成分为δ-TiN)和扩散层(主要为N原子扩散形成的N-Ti固溶体),加入稀土可以促进N原子向基体的扩散,提高渗氮速度。渗层厚度增加,硬度和耐磨性能提高,扩散层使钛合金基体与化合物层之间的硬度梯度更加平缓。当稀土通入速率为60 mL/min时,渗层厚度可达155μm,表面硬度为1275HV0.05,摩擦系数降到0.27,磨损率明显降低。结论钛合金等离子渗氮过程中加入稀土可以有效提高渗速,改善渗氮层硬度,提高材料表面的耐磨性能。     

稀土对Q345钢渗硼层的影响及其催渗工艺研究

研究了在渗硼剂中添加氧化铈稀土对Q345钢渗硼层组织和厚度的影响,并通过正交试验法确定了催渗工艺。分析表明:适量地添加氧化铈稀土,可显著改善渗层组织,并能使渗层厚度增加10%以上。正交试验结果表明,最佳催渗工艺为:渗硼温度920℃,渗硼时间7h,氧化铈添加量为2%。     

Cr12钢的稀土诱导离子渗氮工艺

对Cr12钢进行了稀土诱导离子溅射渗氮试验,利用显微硬度计测量了试样表面渗氮层的硬度与层深,结合XRD衍射仪分析了复合渗氮层的相组成,最后用摩擦试验机检测试样表面的摩擦磨损特性。结果表明,稀土能够影响Cr12钢离子溅射渗氮效果,且其效果随两者距离的增加而急剧下降。当稀土与Cr12钢试样距离小于25 mm时,试样表面硬度相对普通离子渗氮工艺明显减小,表面摩擦因数及磨损率略差,但其渗氮层深度却明显增加;当两者距离超过25 mm时,稀土诱导效果明显减弱,试样表面的硬度及摩擦因数与普通离子渗氮工艺基本相同,但磨损率明显增大。分析表明,稀土元素能增大试样表面氮离子的吸附能力且为其渗入提供路径优势,当两者距离过大时稀土离子吸附性减弱,诱导效果消失,同时也使试样表面产生晶格缺陷,降低了其表面抗磨损的能力。     

电解萃取研究稀土元素对耐候钢中夹杂物的影响

为了研究稀土元素对钢中夹杂物的改性影响,以未添加稀土元素的Q235和添加了稀土元素的Q235RE两种耐候钢为研究对象,采用非水溶液电解萃取和物理磁选分离的方法提取出钢中的夹杂物,结合X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分别对其类型、三维形貌进行研究。研究结果表明：未添加稀土元素的Q235钢中的夹杂物类型主要是硫化锰和铝、硅的复合氧化夹杂,且尺寸较大,呈现不规则多角状的镁铝氧化物、氧硫复合夹杂物尺寸可达40 μm,长条状硫化锰夹杂尺寸可达50 μm;稀土耐候钢Q235RE中夹杂物的类型主要是氧硫稀土复合夹杂物,夹杂物尺寸明显变小,长条状的硫化物被规则的球状的稀土硫化物及稀土氧硫复合夹杂物所取代,不规则多角状的氧化夹杂物尺寸小于15 μm,尺寸减小了约60%。     

氮化-氧化复合工艺研究进展

综述了各种氮化一氧化复合工艺的研究进展，讨论了含氧气氛的添加对渗层组织和性能的影响。含氧气氛的添加方式不同，所起的作用不同：在渗氮前添加可加速渗氮；渗氮后添加可提高氮化层的耐磨性、耐蚀性；在渗氮过程中添加形成氧氮化，在加速渗氮的同时还可提高渗氮层的表面性能。其中，离子氮化后氧化一直是国外研究的重点。     

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。     

离子渗氮化合物层对H13钢热疲劳性能的影响

采用Uddeholm热疲劳试验方法，用机械磨去法和在等离子体气氛内加氩的方法除去化合物层，并与有化合物层的热疲劳试样进行对比，以研究化合物层对H13钢热疲劳性能的影响。研究结果表明，化合物层所具有的高硬度和高强度，能使其推迟热疲劳裂纹的萌生，并在一定程度上阻止热裂纹向基体内部扩展，但有化合物层试样的热裂纹在表面扩展较快，经3000周热循环后，观察到横断面的热裂纹宽度较大、数量较多。     

工模具钢离子多元共渗的研究

本文进行了三种离子多元共渗工艺的对比试验研究，探讨了添加稀土、硼对氯化的影响。研究结果表明，对离子轰击化学热处理过程，稀土同样具有活化、催渗的作用。加入稀土提高了离子氮化层的硬度并增加渗层厚度。对渗层表面氮浓度分析表明，以加硼、稀土离子氮化的试样表面氮浓度最高，而以纯氨离子氮化最低。离子探针分析证实了稀土、硼的渗入，并在渗层中形成了浓度梯度，俄歇电子能对材料表面杂质元素如硫、磷的分析表明，稀土促进了试样表面硫、磷的富集，这一方面净化基体的晶界，另一方面聚集在表面的氧、硫、磷在零件承受磨擦负荷的情况下，有润滑、减摩的作用。