40Cr钢循环离子渗氮工艺及渗层硬度研究

目的探索循环离子渗氮与常规恒温离子渗氮技术的工艺效果。方法先对试样进行调质处理,分组进行离子渗氮,固定氨气和乙醇的流量,改变渗氮时间和渗氮温度两种工艺参数及渗氮工艺,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,并分析每组试样渗氮层的性能。结果循环离子渗氮530 6 h℃试样的表面硬度最高,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的延长,试样的表面硬度增加,但是当温度超过530℃、时间超过6 h后,试样的表面硬度反而降低。循环渗氮550 10 h℃试样的渗层厚度最厚,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的增加,试样的渗层厚度变厚,但时间超过6 h后,渗层厚度的增加较缓慢,6、8、10 h试样的渗层厚度差别不大。相同的渗氮温度下,循环渗氮6 h的试样的渗层厚度基本与常规恒温渗氮10 h试样的渗层厚度一样,相同渗氮时间内,循环渗氮510℃的试样的表面硬度高于恒温渗氮550℃试样的表面硬度,且两者的渗层厚度相差不多。结论循环离子渗氮工艺优于常规的恒温离子渗氮,循环离子渗氮550 8 h℃试样的综合性能最好。

热循环离子渗氮的快渗机制

根据热循环离子渗氮（ＩＮＴＣ）过程渗层生长动力学特性和表面相组分的变化规律，分析了辉光放电等离子体对热循环渗氮的增强作用，提出了循环变温过程相的脱溶和离子轰击形成的表面γ'相导致内扩散速度加快的机制，指出ＩＮＴＣ的深层快渗效果系集离子渗氮与热循环渗氮二者之长所致．

循环等离子渗氮工艺对38CrMoAl钢渗氮层组织和性能的影响

试验了38CrMoAl钢(%:0.35～0.42C、1.35～1.65Cr、0.15～0.25Mo、0.70～1.10Al)280 Pa 560℃.12 h常规渗氮和170 Pa 560℃3 h快冷至室温循环等离子渗氮对渗氮层组织、硬度、硬度梯度和耐磨性的影响。结果表明,循环等离子体渗氮工艺有利于表层ε相分解,更有利于氮渗入钢中γ′相;在获得相同的渗层表面硬度和硬度梯度下,循环等离子渗氮速度明显高于常规渗氮速度,并改善渗氮后钢的耐磨性。

3.5NiCrMoV钢的离子渗氮

对含0.25%C、1.62%Cr.3.75%Ni.0.33%Mo和0.09%V(质量分数)的3.5NiCrMoV钢进行了正火、调质处理和离子渗氮。离子渗氮工艺为:①普通工艺520℃×7 h;②490℃×20 min+540℃×20min冷却至490℃重复7次的循环工艺。渗氮后检测了渗层的深度和表面硬度。试验结果表明:普通离子渗氮的3.5NiCrMoV钢的渗层深度为0.22~0.23 mm,而循环离子渗氮的3.5NiCrMoV钢的渗层深度为0.27~0.28mm;循环离子渗氮的3.5NiGrMoV钢的表面硬度略高于普通离子渗氮的3.5NiCrMoV钢。