深层QPQ工艺参数对3Cr13钢渗层组织的影响

选用3Cr13马氏体不锈钢作为实验材料,利用深层QPQ盐浴复合处理处理技术,研究氮化温度、氮化时间和氰酸根浓度对QPQ复合处理后的渗层组织的影响.运用显微硬度计检测渗层的厚度和显微硬度值的变化,运用金相显微镜观察氮化后试样渗层的显微组织,检测化合物层的厚度和质量.结果表明:随氮化温度的升高或氮化时间的延长渗层深度增加;经630℃×2h氮化可形成深度高达97 μm的渗层组织;随氮化温度的升高,试样的表面硬度值在600℃后呈下降趋势,有疏松层的形成;氰酸根浓度对渗层的厚度影响显著,特别体现在扩散层的厚度上.而对试样表面硬度影响很小.     

直流等离子氮化工艺对316L不锈钢组织和磨损的影响

应用高压直流辉光放电等离子技术,改变氮化工艺参数,对316L奥氏体不锈钢进行表面渗氮处理。利用XRD衍射仪分析渗氮层的相组成,SEM观察氮化层厚度和结构,表面显微硬度计检测渗层的表面硬度,结果表明:当氮化温度T为400℃时,氮化层为单一的S-phase;当420℃≤T<480℃时,氮化层为CrN S-phase两相混合;当温度为480℃时,S-phase衍射峰消失,仅出现CrN相;渗层厚度约为5~9μm,渗层深度随着温度和气压的升高而增加;表面显微硬度随着温度和气压的增加而增加,最高的表面显微硬度可达839Hv0.1。在MM200磨损实验机上用环块式的方法评价磨损性能,结果表明等离子氮化显著提高了不锈钢表面的耐磨性能;用SEM观察磨损表面形貌,表明未氮化的不锈钢的磨损机制主要是粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损;等离子氮化试样的磨损机制主要是氧化磨损。     

离子氮化时间对DC53钢显微组织和性能的影响

采用金相分析、X射线衍射分析、显微硬度测量研究了离子氮化时间对DC53钢显微组织和性能的影响,得出了制备高硬度耐磨氮化层的合适离子氮化时间。结果表明:在离子氮化处理的DC53钢表层获得由ε相(Fe_3N)、γ'相(Fe_4N)和少量α-Fe相组成的均匀的氮化层。随离子氮化时间延长,ε相(Fe_3N)的衍射峰逐渐降低,而γ'相(Fe_4N)衍射峰呈逐渐升高的趋势,α-Fe相衍射峰逐渐降低。氮化层厚度的平方值随离子氮化时间的延长呈线性增加,且氮化层硬度不断升高。从表面到基体深度的增加,氮化层呈理想的硬度梯度分布,离子氮化在DC53钢表面形成的均匀氮化层使DC53钢硬度显著提高。     

医用锻造CoCrMo合金等离子氮化微观结构及摩擦性能分析

采用高压直流等离子体氮化技术,对医用锻造钴铬钼合金进行表面氮化处理,考察了氮化温度及时间对钴铬钼合金摩擦性能及润湿性能的影响。运用XRD衍射仪及场发射扫描电镜分析氮化层物相组成及表面微观形貌;显微硬度计和光学动/静态接触角仪测试合金表面显微硬度及接触角数值;利用球-盘摩擦实验在干摩擦条件下对氮化层的摩擦磨损性能进行测试。实验结果表明：钴铬钼合金试样经直流等离子体氮化处理后,氮化层厚度、表面粗糙度及显微硬度值显著增加,亲水性能及耐磨损性能得到明显改善。在较低的氮化温度及较短的氮化时间内,氮化试样物相主要由σ-CoCr相及CrN相组成;随着氮化温度及时间的增加,氮化试样物相中还检测到硬质化合物相Cr2N。同未处理试样相比,氮化试样的磨损率及磨痕宽度减小,氮化参数为800℃-8h时磨损率最低,磨痕宽度最窄,耐磨损性能最佳。未氮化试样磨损机制以粘着磨损为主;氮化试样主要以疲劳磨损、磨粒磨损及轻微粘着磨损为主。     

离子渗氮温度对DC53钢渗氮层组织和性能的影响

采用金相分析、X射线衍射分析、显微硬度测量、摩擦磨损试验和抗氧化性能试验等手段,研究了离子渗氮温度对DC53钢渗氮层组织和性能的影响。结果表明:随离子渗氮温度升高,渗氮层中的ε相(Fe3N)衍射峰逐渐降低,γ'相(Fe4N)衍射峰呈逐渐升高的趋势,α-Fe相衍射峰则显著降低。渗氮层厚度、硬度和耐磨性均不断增加,且从表面到基体随深度的增加,渗氮层呈平缓的硬度梯度分布。渗氮层厚度与渗氮温度满足表达式ξ~2=3.6×10~7·e~(-6855/T)·τ。这是由于在较高的离子渗氮温度下氮元素扩散系数增加并形成的大量氮化物引起的弥散强化作用所致。     

镁合金强制冷却搅拌摩擦加工研究

采用强制冷却搅拌摩擦加工工艺对AZ31镁合金表面进行了表面改性加工,对比了强制冷却搅拌摩擦加工和未强制冷却搅拌摩擦加工工艺对组织的影响.结果表明,采用强制冷却搅拌摩擦加工工艺试样搅拌区晶粒细化明显,有效抑制了热影响区晶粒长大;经强制冷却搅拌摩擦加工后组织显微硬度最高达104HV,比母材硬度提高约79.3%.     

Ni-Cr-Al 涂层搅拌摩擦加工的作用机制

目的对热喷涂涂层进行表面改性。方法利用搅拌摩擦加工技术多道次加工制备复合层,分析受影响区涂层和基体的显微组织、元素扩散、显微硬度变化规律。结果形成了均匀致密且细晶化、涂层与界面消失、靠近涂层部分基体发生动态再结晶的复合层。从涂层到基体形成了有层次的260μm厚度渐变影响区,依次为:BZ,RLS,FRZ,ECZ。温度场和塑性变形的耦合作用为涂层和基体元素互扩散提供了有利通道,发生了快速元素互扩散。细晶强化和元素扩散共同作用使显微硬度显著提高,机械性能得到改善。结论搅拌摩擦加工技术能有效改善热喷涂涂层的组织和性能。     

医用锻造CoCrMo合金等离子氮化微观结构及摩擦性能（英文）

采用高压直流等离子体氮化技术,对医用锻造钴铬钼合金进行表面氮化处理,考察了氮化温度及时间对钴铬钼合金摩擦性能及润湿性能的影响。运用X射线衍射仪及场发射扫描电镜分析氮化层物相组成及表面微观结构;用显微硬度计和光学动/静态接触角仪测试合金表面显微硬度及接触角数值;利用球-盘摩擦试验机在干摩擦条件下对氮化层的摩擦磨损性能进行测试。结果表明:钴铬钼合金试样经直流等离子体氮化处理后,氮化层厚度、表面粗糙度及显微硬度值显著增加,亲水性能及耐磨损性能得到明显改善。在较低的氮化温度及较短的氮化时间内,氮化试样物相主要由σ-CoCr相及CrN相组成;随着氮化温度及时间的增加,氮化试样物相中还检测到硬质化合物相Cr_2N。与未处理试样相比,氮化试样的磨损率及磨痕宽度减小,氮化参数为800°C/8 h时磨损率最低,磨痕宽度最窄,耐磨损性能最佳。     

55钢的离子渗氮

对尺寸为10 mm×10 mm×3. 5 mm的55钢试样分别在470、500、530和550℃离子渗氮8 h。采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计检测了渗氮层的显微组织和硬度,目的是研究离子渗氮温度对55钢渗层组织和性能的影响。结果表明:55钢离子渗氮层的相组成主要为γ'相、ε相和少量的α-Fe相,且随着离子渗氮温度的升高,渗层中ε相的含量逐渐升高,γ'相和α-Fe相的含量逐渐降低;渗层深度与离子渗氮温度之间的关系可用公式X~2=9. 7×10~5·e~(-78 400/RT)·t表达。470℃离子渗氮的55钢表面硬度为821 HV0. 1,530℃离子渗氮的提高到了841 HV0. 1,但550℃渗氮的下降到了787 HV0. 1,这是由于温度升高后氮化物粗化和表面疏松所致。     

Zr4合金离子氮化和软氮化表面处理的研究

对Zr4合金分别进行离子氮化和软氮化处理,利用全自动金相显微镜对Zr4合金氮化层进行金相组织分析,利用扫描电镜对氮化层形貌进行观察,并测出氮化层厚度。利用X射线衍射仪对氮化层进行物相分析。利用显微硬度测试器测试氮化层的维氏硬度。结果表明:Zr4合金软氮化处理后氮化层比离子氮化层排列地更加紧密,软氮化层厚度为2.5μm,离子氮化层厚度为3.3μm。软氮化层的Zr和O化合物比离子氮化物衍射峰明显。软氮化的氮化层表面显微硬度达到641.7HV0.025,其硬度高于离子氮化处理后氮化层的表面显微硬度。     

利用搅拌摩擦加工对6061铝合金进行表面改性

为了改善典型的锻造铝合金6061(LD30)的表面性能,采用搅拌摩擦加工的方法在其表面制备强化的复合层以提高其硬度和耐磨性,即在铝合金基体表面加工凹槽,填充TiN纳米粉末后,利用搅拌摩擦加工过程中强烈的塑性变形作用获得较好的粉末弥散效果,从而制备强化的金属基复合层。利用光学显微镜对搅拌区域微观形貌进行分析,测试、比较显微硬度并分析了加工区域显微硬度的变化。结果表明,核区金属在搅拌头强烈的搅拌摩擦作用下发生显著的塑性变形和连续动态再结晶,形成细小、等轴晶粒的微观组织。经多道次搅拌TiN粉末获得了较好的弥散效果,搅拌核区硬度较母材提高约HV24,较未添加粉末搅拌的核区硬度提高约HV54。热影响区由于几乎没有弥散的粉末且受到热循环作用而使硬度下降HV20。     

铝合金搅拌摩擦加工制备颗粒增强表面层的组织演变机制

采用搅拌摩擦加工技术,对热喷涂高速钢涂层的铝合金进行了4次重复加工。测试分析结果表明,搅拌摩擦区域的显微组织经历了:涂层破裂→破碎成大尺寸颗粒并嵌入到基体中,并导致基体产生裂纹→大尺寸颗粒继续破碎,小尺寸的颗粒增加,部分块状颗粒被卷入到基体内部,裂纹因回复和再结晶而消失→细小颗粒均匀分布的表面复合层一系列演变过程。由于强烈的热、力耦合作用,使Al-Fe间产生了异常的快速互扩散,搅拌摩擦加工过程中生成的大量细小的Al3Fe颗粒。表面复合层显微硬度最高达到540 HV,比基体的提高了近8倍。     

经济型双相不锈钢的离子氮化及其组织结构和腐蚀磨损性能

经济型双相不锈钢以其低廉价格、良好的力学及耐蚀性能的综合优势受到重视,但其硬度低,抗磨性能较差,限制了该合金的广泛应用。对LDX2101经济型双相不锈钢在390℃到480℃温度区间和25%N2+75%H2气氛中离子氮化10h,研究了氮化改性层的组织结构、机械性能、耐蚀性以及干摩擦和腐蚀磨损性能。结果表明,离子氮化后可在LDX2101表面形成一层具有一定硬度的致密氮化层,氮化层厚度随处理温度升高由5μm增加到28μm。表面原奥氏体和铁素体晶粒氮化后分别转化为S相(γN)和针状ε相镶嵌其中的氮在铁素体中的过饱和相αN。氮化后LDX2101的表面硬度最高可提高4倍以上,干摩擦条件下的磨损量可降低3个数量级以上。干摩擦条件下氮化层的耐磨性取决于氮化层硬度和厚度,而在腐蚀介质中的磨损性能与氮化层耐蚀性相关。研究证明只有低温离子氮化(≤420℃)可提高LDX2101的腐蚀磨损性能。     

AISI 316L奥氏体不锈钢空心阴极放电离子源渗氮技术

采用双层圆筒不锈钢板组成空心阴极电极结构,作为奥氏体不锈钢渗氮的等离子体源。对AISI 316L奥氏体不锈钢分别进行常规直流离子渗氮和空心阴极等离子体源渗氮处理试验。氮化温度均为450℃,氮化时间为4h。采用X射线衍射仪、金相显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机等分析表征氮化试样。结果表明:空心阴极等离子体源渗氮能够有效处理AISI 316L奥氏体不锈钢,可在表面制备5μm厚的γN相氮化层。与传统离子渗氮相比,氮化表面硬度均一,粗糙度较低,特别是边缘效应明显降低。γN相氮化层的耐蚀性能优异,且减摩效果较好。     

退火对AlCoCrFeMnTi高熵合金相组成与显微形貌的影响

为了研究退火温度对AlCoCrFeMnTi高熵合金的物相结构、显微组织及硬度的影响,分别采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计对不同退火温度下AlCoCrFeMnTi合金进行了测试。结果表明:铸态AlCoCrFeMnTi高熵合金物相结构是由bcc主相和fcc相双相组成,且其各相衍射峰普遍较宽,这是由于原子半径差较大和冷却速度快引起的晶格畸变所致。600 ℃退火后,合金中形成了新的hcp相,当退火温度为800 ℃和1000 ℃时,合金衍射峰的峰形并未再发生显著变化。铸态和退火后的AlCoCrFeMnTi合金均为典型的树枝晶结构,1000 ℃退火后的扫描电镜照片中发现了典型的调幅分解组织。合金硬度值在铸态最大,达到了750 HV0.5,随着退火温度升高硬度逐步降低。在经过1000 ℃退火后,一方面由于合金中出现调幅分解组织,使得过饱和的原子大量析出,降低了晶格畸变程度,导致硬度下降;另一方面,由于退火温度的升高,加速了原子的扩散能力,降低了合金内部的内应力,此时合金硬度下降到604.9 HV0.5。     

时间和粗糙度对4Cr5Mo2V钢离子氮化层高温磨损性能的影响

目的 提高4Cr5Mo2V钢离子氮化层的高温磨损性能.方法 以表面粗糙度(Ra)与氮化时间为变量,通过正交和单变量试验对4Cr5Mo2V钢进行离子氮化.使用显微硬度仪、光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、高温摩擦磨损试验机分别表征4Cr5Mo2V钢离子氮化层的表面硬度、显微硬度梯度、有效厚度、疏松度、物相及高温磨损性能,利用扫描电子显微镜(SEM)和光学轮廓仪对渗层微观组织及高温摩擦磨损试样的磨损体积、磨痕形貌、截面形貌进行分析.结果 氮化6 h时,渗层表面硬度及有效厚度均随粗糙度增加而增大,但疏松度均在3—4级,渗层质量差且高温磨损性能不佳;氮化10 h时,离子氮化效果与氮化6 h时相反,且Ra为1.05μm的试样氮化层逐渐减薄至200μm,渗层疏松度进一步增加至5级;当氮化时间达到14 h时,Ra为0.15μm的试样获得质量最优的氮化层,其渗层有效厚度为300μm,显微硬度梯度为5级,渗层疏松度为1级,该试样在高温摩擦磨损试验下,磨损率比Ra为1.05μm的氮化试样低64％,高温磨损性能显著提高.结论 随着氮化时间的增加,表面粗糙度的增大会造成4Cr5Mo2V钢离子氮化层的减薄及疏松度的增加,使其高温磨损性能变差.表面粗糙度为0.15μm的4Cr5Mo2V钢经14 h氮化后,离子氮化层质量最佳,渗层的高温磨损性能有效提高.     

氮化时间对W9Mo3Cr4V钢离子氮化层显微组织和性能的影响

对W9Mo3Cr4V钢在520℃下进行不同氮化时间的离子氮化处理,并采用金相分析、显微硬度测试和X射线衍射分析等方法,研究了氮化时间对离子氮化层显微组织(氮化层相组成和氮化层厚度)和性能(硬度、硬度梯度分布等)的影响。结果表明:氮化层主要由ε相(Fe_3N)和γ'相(Fe_4N)组成。随离子氮化时间的延长,ε相(Fe_3N)衍射强度逐渐降低,而γ'相(Fe_4N)的衍射强度呈逐渐升高的趋势,且氮化层的厚度、显微硬度不断增加。氮化层均呈理想的硬度梯度分布。     

马氏体时效钢在离子氮化过程的析出硬化

本文研究了不同处理状态的三种离子氮化马氏体时效钢(钢号为250、300和350钢)的显微组织及其性能,借助光学显微镜和透射电镜(TEM)得出了相应的显微硬度一渗层厚度的关系。观察到350马氏体钢的氮氨层硬度最高,渗层厚度最薄,还表明这三种钢随着离子氮化温度的升高和氮化时间的延长,渗层厚度增加而表面硬降     

低温离子氮化 工具和精密机器零件在温度低于500℃的氮化

低温离子氮化处理的用途是很多的。例如,在钢板冷作加工中使用的许多工具,为了必须保持高的心部强度,均采用温度在420℃和480℃之间的离子氮化工艺。因低温离子氮化能获得优异的尺寸稳定性,所以该项工艺特别适用于精密机器零件。对于这一点,可从450℃离子氮化零件的体积胀大曲线图和变形量中得到证实。低温离子氮化的合金钢其表面硬度比在普通温度范围内离子氮化的要高得多。在某些磨粒磨损和滑动磨损条件下,高表面硬度可改善耐磨性.许多工业应用和磨损试验证实了这一点。动力学研究表明,化合物层(白层)和扩散区在低温下的长大是比较慢的,因此.根据所需的氮化层深度,就需将普通离子氮化处理时间(从10分钟到20小时)延长到30小时或40小时。但此一时间仍然比普通气体氮化时间要短。这个事实说明,低温离子氮化是一种合理和经济的工艺,它完全适用于不能采用气体氮化的场合。     

7075铝合金的搅拌摩擦加工及其后续时效处理（英文）

使用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和维氏硬度测定仪研究后处理时效温度和时间对搅拌摩擦加工7075铝合金的显微组织、力学性能和耐磨性的影响。结果表明,搅拌摩擦加工可获得均匀的、细小等轴再结晶显微组织,晶粒尺寸为4~5μm。在搅拌区域和母材中的硬度值分别增加了30%和80%。基于透射电镜观察,推断出摩擦搅拌加工-时效处理对性能的改进归因于细小析出相。比较单一和双重时效条件,发现单一时效样品的硬度高于双重时效样品的硬度,这归因于单一时效样品中高体积分数的细小球状析出相。时效能降低铝合金磨耗率,且搅拌摩擦加工样品时效后其磨耗率降低更多。