等时退火对316L不锈钢低温渗氮层组织及性能的影响

研究了退火温度对AISI 316L不锈钢低温渗氮层的S相显微组织成分、表面硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。分别在450、470、490℃对低温渗氮试样等时退火4 h,对比未退火的低温渗氮试样,对渗层截面的金相组织、XRD衍射图谱、截面硬度梯度以及在10 N压力载荷下,渗层与YG6碳化钨钢球的磨损行为进行分析,并通过扫描电子显微镜和3D磨痕形貌仪对磨损形貌进行观察,采用电化学工作站研究渗层的耐蚀性。结果表明,退火温度对亚稳态的低温渗氮层S相影响显著,渗层析出程度随退火温度升高而加剧,高温退火使S相分解,析出氮化物,造成基体“贫Cr”,耐腐蚀性能下降。相应地,随着退火温度的升高,低温渗氮层逐渐析出CrN和Fe_(x)N_(y),渗层承载力下降,耐磨性降低。

低温渗氮技术的研究进展

简述了低温渗氮的理论依据,总结了低温渗氮技术的研究近况,重点介绍了几种低温渗氮方法的原理和特点。最后指出了低温渗氮技术存在的问题和今后的研究方向。

弹簧低温渗氮层组织与疲劳性能研究

研究了50CrVA钢油淬火弹簧的低温离子渗氮及低温气体氮碳共渗（软氮化）处理工艺，观察并分析了渗氮层组织形态及疲劳性能。结果表明，低温离子渗氮可显著提高弹簧的疲劳寿命。最后给出了表面强化弹簧的剪切疲劳模型。

不锈钢低温渗氮/渗碳S相渗层技术的研究进展

奥氏体不锈钢通过低温渗氮/渗碳,获得含氮/碳固溶饱和的扩散层,即S相渗层,不仅提高了不锈钢表面硬度,而且还提高了不锈钢的耐蚀性。本文综述了不锈钢S相渗层研究与应用技术的最新研究进展,分析了低温离子渗氮/渗碳、气体低温渗氮/渗碳、高温渗氮固溶淬火及离子注入渗氮技术的工艺特点。讨论了S相渗层的力学性能和耐蚀性能,分析了国内S相低温渗层技术工业应用存在的问题,展望了S相技术的发展前景。

低温渗氮对水泵用0Cr13Ni4Mo钢表面改性研究

为提高马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo的耐磨性,对水泵叶片进行表面处理,具体为分别在450℃、480℃和510℃对其进行2 h的盐浴渗氮。使用显微硬度计、XRD衍射仪、光镜、电化学工作站、摩擦磨损试验机及SEM等设备,研究了渗氮温度对0Cr13Ni4Mo钢的表面物相、硬度、渗层显微形貌、耐蚀性以及耐磨性的影响。结果显示:随着渗氮温度升高,物相由氮原子在马氏体中的过饱和固溶体α'N转变为Cr N和γ'相,材料点蚀电位下降,同时表面硬度增加,510℃处理后可达HV 1 200,渗层厚度为20μm,Cr N相大量析出,点蚀电位下降360 m V,磨损体积为未渗氮样品的17.6%,减磨效果明显。

低温渗氮处理技术在筛鼓上的应用研究

从筛鼓的工作原理及多年造纸企业使用的实际情况出发，分析了现有国产筛鼓存在的不足，提出低温渗氮（Nc-s）处理技术在筛鼓上的应用，采用Nc-s处理技术，增强了筛鼓的耐磨性、耐蚀性，提高了筛鼓的使用寿命，为企业节省资金。

0Cr18Ni9不锈钢表面纳米化组织及其热稳定性对低温渗氮行为的影响

采用超音速微粒轰击技术(SFPB)对0Cr18Ni9不锈钢试样进行了表面纳米化处理,并对SFPB处理后的试样进行热处理和低温气体渗氮处理,分析讨论了表面纳米化组织及其热稳定性对低温渗氮行为的影响.结果表明:经SFPB处理后,试样表层形成厚约250μm的变形区,表面组织为纳米晶,平均晶粒尺寸为15 nm,其变形机制以孪生为主,变形同时表面发生了马氏体相变,表面硬度明显提高.对SFPB处理的试样经450℃热处理后,纳米晶未发生明显粗化,马氏体量减少很小,硬度保持稳定,因而具有良好的热稳定性.晶粒细化、马氏体相变及其良好的热稳定性有利于实现低温快速渗氮,使渗层厚度明显增加,表层硬度得到进一步提高,硬度分布梯度也得到了改善.

冷形变对AISI316L奥氏体不锈钢低温渗氮行为影响的研究

将AISI316L奥氏体不锈钢分别进行拉伸率为10%、30%、50%的室温形变后进行380℃的离子渗氮处理,并通过与仅渗氮试样进行显微组织、耐蚀性等的对比分析,讨论不同形变量对奥氏体不锈钢低温离子渗氮行为的影响。结果表明:形变能促进低温渗氮过程中氮原子在基体中的扩散速率,能够大幅度增加渗层厚度及硬度,但会使渗层耐蚀性有所下降;随着形变量增加,渗层厚度先增后减,30%拉伸率为最佳形变量;在形变量达到50%时,氮化物与柯氏气团的出现,减弱了室温形变对渗氮进程的促进作用。

奥氏体不锈钢的低温离子渗氮或渗碳

众所周知:奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性,但其硬度低、摩擦性能差,在很大程度上限制了其应用。采用常规的表面化学热处理虽然可以提高表面硬度及耐磨性,但往往出现耐蚀性下降现象。如常规的表面渗氮处理后,硬度升高,但由于氮与铬形成氮铬化合物,使表面基体铬的含量下降,直接影响耐蚀性。研究发现,奥氏体不锈钢进行一种低温离子渗氮或渗碳,不仅可以提高表面硬度及耐磨性,还能保持其相似或略好的耐蚀性。

TA2钛材的激光相变硬化复合低温气体渗氮工艺

为了提高TA2钛合金的耐磨性和耐蚀性,采用激光相变硬化-气体渗氮工艺对TA2钛进行表面改性。利用体视光学显微镜、透射电镜和X射线衍射仪对TA2激光相变硬化-气体渗氮层进行表面形貌、微观组织和相组成分析;利用显微硬度计对两种复合改性层的显微硬度进行测试。结果表明:TA2钛表面经激光相变硬化后,可实现430℃低温渗氮。此条件下晶粒得到细化,亚结构和缺陷密度的增加有利于氮元素和晶内扩散,相变组织与氮势梯度具有良好的对应关系。通过改善渗层的组织结构和化学成分分布状态,获得了性能优良的TA2钛表面硬化层。

冷变形促渗低温等离子渗氮对Ti6Al4V合金力学性能和显微组织的影响（英文）

针对Ti6Al4V合金低温渗氮的问题,设计了一种渗氮工艺,研究了该工艺对Ti6Al4V合金组织和力学性能的影响。通过变形增强渗氮动力,使渗氮可以在较低温度(500°C)下实现,氮化与Ti6Al4V合金基体的弥散强化同时进行。实验过程为固溶强化→室温下冷轧变形→500°C低温渗氮。结果表明,在渗氮一段时间后,试样表面形成了白亮的氮化层并且趋于稳定,变形量和变形时间对氮化层的影响不明显。试样基体组织时效效果明显,表面硬度与基体组织硬度随变形量增加而增加。经XRD物相分析,试样表面生成的氮化物为Ti N、Ti_2N、Ti_4N_(3-X)和Ti_3N_(1.29),横截面氮化物为Ti_3N_(1.29)和Ti N_(0.3)。对经过变形、渗氮和时效等工艺的试样进行摩擦磨损实验,渗氮试样的耐磨性最好。

纳米晶Sm_2Fe_(17)片的制备及低温渗氮

采用油胺作为表面活性剂,将Sm2Fe17微米粉进行表面活性剂辅助高能球磨(HEBM)4 h后,获得厚100～180 nm,长2～13μm的纳米片,该纳米片具有织构,晶粒尺寸约8 nm。在300～350℃低温范围内,进行低压、短时渗氮,获得Sm2Fe17N3片状粉末。Sm2Fe17纳米片在350℃、3 psi氮气压力下渗氮3 h后,矫顽力可达到3.56 kOe,晶粒保持纳米尺度不变,且具有(001)织构。

钢铁材料低温表面渗氮技术的研究进展

介绍了钢铁材料低温渗氮技术的原理和特点;综述了喷丸纳米化渗氮、活性屏离子渗氮、稀土渗氮、表面预氧化渗氮四种低温表面渗氮方法的最新研究进展和应用;分析了低温渗氮技术急需解决的问题,对低温表面渗氮技术的发展方向提出了展望。

低温渗氮HiB钢的二次再结晶行为

用电子背散射衍射（EBSD）技术对含3%Si（质量分数）低温渗氮HiB钢二次再结晶时高斯晶粒的长大机制进行了研究。研究加热温度对高斯晶粒异常长大、磁感应强度和铁损的影响,分析高斯晶粒异常长大的机理。研究结果表明：1000~1050℃这一温度区间为二次再结晶的最重要温度区间,在这一温度区间下,晶界以大角度晶界为主,晶粒取向差主要分布在20°~55°之间,满足高能晶界（HE）模型的条件,由于大角度晶界的高迁移速率使得高斯晶粒迅速长大从而使磁感应强度增加最快、铁损值下降最快。

低温离子渗氮提高2Cr13不锈钢的冲蚀磨损与冲刷腐蚀抗力

采用喷射式固体粒子冲蚀磨损实验机和浆体冲刷腐蚀装置对比研究了350℃低温离子渗氮和550℃常规高温离子渗氮对2Cr13不锈钢冲蚀磨损和冲刷腐蚀行为的影响规律,通过组织结构分析、硬度测试和电化学交流阻抗分析探讨了低温渗氮改善2Cr13不锈钢抗冲蚀磨损和抗冲刷腐蚀性能的机制。结果表明:低温和常规高温离子渗氮均可提高2Cr13不锈钢在小角度固体颗粒干冲蚀条件下的冲蚀磨损抗力,但是,350℃低温渗氮处理表现出比550℃高温离子渗氮层更好的抗冲蚀磨损性能。在含10%石英砂的中性和酸性5%NaCl水溶液中,350℃低温渗氮处理使2Cr13不锈钢冲刷腐蚀速率分别降低96.7%和87.4%;然而,550℃常规离子渗氮却导致2Cr13不锈钢冲刷腐蚀速率分别提高4.13倍和0.49倍。350℃渗氮层由-εFe3N和N过饱和固溶体αN相组成,其化学稳定性好,硬度高,因而表现出良好的耐腐蚀、抗冲刷磨损与抗冲刷腐蚀性能。550℃渗氮处理时,αN相分解成了α相和CrN化合物,造成基材贫Cr,耐腐蚀性能下降,同时表面硬度低于350℃低温渗氮层,其抗冲蚀磨损性能不及350℃低温渗氮处理,冲刷腐蚀抗力则低于2Cr13不锈钢基材。

AISI420不锈钢表面低温渗氮层组织结构和耐蚀性能

对AISI420不锈钢进行低温等离子体渗氮处理,采用金相观察、X射线分析等手段对渗层组织结构进行表征,利用显微硬度仪以及腐蚀极化曲线等对渗层硬度和耐蚀性能进行测试。结果表明,不锈钢表面渗层组织均匀,渗层厚度随着温度和时间的增加而增加,渗层表面主要由Fe_4N和少量的过饱和含氮α相组成。渗氮后,不锈钢硬度明显增加,且随着时间的延长,渗层硬度升高;渗氮4 h和8 h后的试样耐蚀性均略有下降,但处理12 h后的试样耐蚀性升高,且经渗氮处理后,不锈钢表面形成钝化膜的半导体特性由未处理不锈钢的p型转变为n型。

纳米化3J33钢低温渗氮生成相性能第一性原理表征

采用固溶处理、热轧、冷拔变形和电加热的复合技术实现了3J33马氏体时效钢纳米化,平均晶粒尺寸约为70nm。对纳米化的马氏体时效钢分别在390℃和360℃进行8h脉冲等离子体渗氮,利用XRD、显微硬度计和纳米硬度计对渗氮层生成相和性能进行了测试,并且基于第一性原理对渗氮相的性能进行了表征。结果表明,两个温度下渗层中生成的氮化相分别为γ′-Fe4N和FeN0.076,二者均具有较高的硬度和良好的塑性。计算结果表明,γ′-Fe4N和FeN0.076相中N与Fe原子的成键作用较强,且两相都具有延性。

AISI 300系列奥氏体不锈钢渗氮层组织和性能研究

目的在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备单一S相渗氮层,提高该系列不锈钢渗氮层的硬度、抗磨损性能,对比揭示渗氮前后不锈钢的磨损机制。方法采用低温辉光等离子渗氮技术(LTPNT)在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)分析渗氮层的截面形貌、元素分布和物相组成;通过比磨损率和磨痕形貌分析渗氮层的摩擦学性能;利用电化学实验考察渗氮前后3种不锈钢的耐蚀性。结果AISI 300系列奥氏体不锈钢经380℃、12 h处理后,其表面获得了厚度为15μm左右、与基体致密结合、组织成分均匀的渗氮层;渗氮层的相结构主要为S相,无CrN相析出;经渗氮后,该系列不锈钢表面硬度均为1100HV左右,较基体硬度提高了5倍左右;不锈钢基体的磨损机理为黏着和磨粒磨损,经渗氮后转变为氧化磨损和微切削;渗氮层的比磨损率约为不锈钢基体的1/20,抗磨损的能力得到显著提升;在25℃环境温度下渗氮后,304L、316L和321的自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增加,腐蚀速率加快,耐腐蚀性能稍有降低。通过对比腐蚀形貌发现,渗氮层仍具有一定的耐蚀性能。结论通过LTPNT可以获得高硬度、组织均匀致密、结合强度高的渗氮层,渗氮层中S相的存在可以显著提高AISI300系列奥氏体不锈钢的表面硬度、抗磨损能力,降低其摩擦因数和比磨损率,对延长不锈钢的服役寿命有着积极的作用。

双电源低温渗氮工艺在316不锈钢上的应用

通过正交试验研究了交流脉冲电压、直流脉冲偏压和温度对316不锈钢表面硬度和渗层厚度的影响,获得了双电源低温渗氮最佳工艺参数。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、电化学工作站以及摩擦磨损试验机等研究了最佳工艺下渗氮试样的性能。结果表明,影响渗氮试样性能因素的顺序为:交流脉冲电压>温度>直流脉冲偏压。最佳工艺参数为交流脉冲电压360 V,直流脉冲偏压270 V,温度380℃。对最佳工艺制备的试样与单电源进行对比:渗层厚度为43.4μm,是单电源的8.5倍;表面硬度为1350 HV0.025,是单电源的3.1倍;自腐蚀电位由-256 mV(vs SCE,下同)提高到-180 mV;自腐蚀电流密度从13.90μA/cm^(2)降低到0.45μA/cm^(2);摩擦因数从0.55降低到0.42。双电源渗氮速率的提高是由于高能离子轰击引起的表面结构缺陷和渗氮气体的高度离解。

低温盐浴渗氮对Inconel 718合金在酸性环境下耐蚀性的影响

在500℃下对Inconel 718合金进行盐浴渗氮。用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了渗氮层的厚度和组织结构,并分别通过10%(质量分数)盐酸和6%(质量分数)FeCl3溶液浸泡腐蚀试验研究了渗氮试样的耐蚀性。结果表明,经低温盐浴渗氮后,Inconel 718合金表面形成了主要由Cr N组成的氮化层,其厚度为9.5μm。氮化层的存在能够有效抑制酸性环境下Cl-对Inconel 718合金的腐蚀,对基体起到了良好的保护作用。