N80钢表面碳、氮、氧、铬共渗层的组织和耐腐蚀性能

采用低温气体多元共渗技术在N80钢表面制备了碳、氮、氧、铬共渗层,采用SEM、EDS等分析了渗层形貌、厚度及共渗元素的分布;采用XRD测定了共渗层的相组成;在饱和CO_2模拟油田介质中测试了共渗层的极化曲线与渗层的腐蚀速率。结果表明:渗层厚约70μm,由靠近基体含有大量Cr-O相约40μm厚的氧化物层、紧邻氧化物层含有ε、γ′相约15μm厚的氮化物层及最外层的铁氧化物层组成;碳、氮、氧、铬共渗层自腐蚀电位比基体正移320 mV,在饱和CO_2模拟油田介质中腐蚀速率仅为基体的1/3。

离子氮碳氧三元共渗对45钢耐蚀耐磨性能的影响与机理研究

研究选择45钢为原材料,分别采用绿色环保离子氮碳氧三元共渗技术(Plasma oxynitrocarburising,PNCO)和传统淬火-抛光-淬火技术(Quench-polish-quench,QPQ)进行表面改性,并利用SEM,XRD,摩擦磨损试验机,浸泡腐蚀实验对比分析2种方法的改性效果,包括截面显微组织、表面形貌、物相、耐磨性和耐蚀性。结果表明,PNCO处理后,获得了与QPQ处理相同的多层次渗层结构,由表层1~2μm氧化膜及次表层化合物层和有效硬化层构成,且PNCO处理后表面氧化膜成纳米结构,化合物层比QPQ更加致密。同时,PNCO处理后,磨损率和腐蚀失重率分别为1.39 mg/(N·m)和0.39%,耐磨耐蚀性均略优于QPQ,为研究绿色高效高性能表面改性技术提供了可行的研究方向。

碳氮共渗M50NiL钢的磨削变质层微观组织和力学性能研究

以碳氮共渗热处理后的M50NiL钢为研究对象,对不同粒度砂轮磨削后试样的表层微观形貌、表层组织结构、残余应力、显微硬度等进行了研究分析。研究结果表明,磨削后的试样表层变质层为非常细小的形变马氏体组织+奥氏体组织,为纳米晶区,晶面扭转现象明显,奥氏体含量与磨削热有直接关系,磨削后的表面变质层可分为3个部分,0~20μm的表层磨削热变质层、20~70μm的高硬度变质层及70~200μm的扩散变质层。为降低砂轮粒度对变质层组织性能的影响,可在磨削后去除适量的表面磨削变质层,但去除量不能超过磨削热变质层区的范围,以获得最佳的材料服役特性。

试样遮挡方式对316 L钢离子碳氮共渗渗层均匀性及防腐性能的影响

为了改善离子碳氮共渗(PNC)过程中的边缘效应,研究了316L钢在同一工艺条件下常规离子碳氮共渗(R-PNC)、试样有部分遮挡下碳氮共渗(PC-PNC)、试样在完全遮挡下碳氮共渗(CC-PNC)时,渗层的均匀性及耐蚀性。利用光学显微镜(OM)、原子力显微镜(AFM)、CHI660E型电化学工作站等对渗层结构及耐蚀性能进行了表征。结果表明:R-PNC时,渗层边缘效应明显,试样中心无渗层,耐蚀性较差;PC-PNC时,渗层的均匀性及耐蚀性得到改善,但试样中心仍有无渗层点;CC-PNC时,试样渗层厚度显著增加,边缘效应基本消失,耐腐蚀性比PNC及PC-PNC大幅提升。遮挡方式可改变渗镀过程中试样表面的电场分布、离子运动方向与离子能量等,从而改善渗镀中存在的边缘效应。遮挡板与渗镀面之间的间距为8~10 mm时,有良好的渗镀效果,最佳遮挡间距为8 mm,优化工艺已获得生产应用。

碳氮共渗GCr15钢的组织及性能

对高碳铬轴承钢GCr15进行碳氮共渗,从显微组织、硬度、残余奥氏体、应力状态等方面研究其组织和性能,研究表明:碳氮共渗后,GCr15钢制内圈表面可获得深度约为0.40 mm的碳氮共渗层,内圈表面组织为弥散分布的碳氮化合物组织,显微组织(晶粒度)为8级;内圈表面层存在含量大于20%的残余奥氏体,其随回火温度的升高而降低;表面层呈现压应力状态,成品内圈表面可获得一定深度的压应力层。

AISI440C钢氧-氮-碳三元共渗渗层显微组织与硬度研究

以空气、丙烷、氨气等作为气源,利用低温气体多元共渗技术在AISI4400C钢表面进行低温气体氧-氮-碳三元共渗处理,以提高其表面硬度。借助光学金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和扫描电镜,对渗层形貌、物相、显微硬度梯度变化趋势以及元素分布进行检测分析。结果表明,在基材表面共渗层形成了厚且均匀致密的化合物层,该化合物层以氮化物、碳化物和氧化物为主;三元共渗过程中氧的加入可促进化合物层的形成,缩短共渗时间,获得的三元共渗层表面硬度最高可达1170 HV。

预先氮碳共渗对渗铬和渗钒的影响

金属原子在γＦｅ中的扩散激活能高，扩散系数小，渗金属即使在高温进行，渗速仍很慢。试验发现，钢试样预先氮碳共渗后，再进行渗铬和渗钒时，在同样条件下，渗层深度显著加厚。

渗硫参数对氮碳共渗表面形成FeS固体润滑层的影响

采用低温离子渗硫技术在CrMoCu合金铸铁离子氮碳共渗表面制备FeS固体润滑层。通过对FeS固体润滑层表面微观形貌的观察,初步分析了渗硫条件和氮碳共渗表面对其上FeS固体润滑层形成的影响。氮碳共渗表面细小的缺陷和凹坑为硫化物提供了形核的活性中心,利于形成以FeS相为主的较厚的FeS固体润滑层。渗硫温度对氮碳共渗表面形成FeS固体润滑层影响很大,当渗硫温度(硫罐温度/工件温度)为210℃/230℃时,FeS固体润滑层中S/Fe原子摩尔百分比值趋于1;当渗硫温度(硫罐温度/工件温度)小于或大于210℃/230℃时,FeS固体润滑层中S/Fe原子摩尔百分比值远小于1或远大于1,不利于FeS固体润滑层的形成。

空气与C3H8含量对气体氧-氮-碳三元共渗化合物层结构的影响

以NH3、空气、C3H8与N2混合气体作为气源,采用两段式气体氧-氮-碳三元共渗方法,在580℃加热2 h,随后降温至540℃继续加热1.5 h,实现对S20C钢的表面强化。保持通入气体总流量、空气与C3H8添加比例不变,改变空气与C3H8的总含量,研究不同气氛组成处理后S20C钢表面渗层的厚度、形貌以及相结构变化趋势。结果表明,经过处理后的样品表面形成了具有良好耐摩擦、耐腐蚀性能的亮白色化合物层,该化合物层具有单一ε-Fe2-3(N,C)物相,其厚度随空气与C3H8的总含量的增加而增大。

高厚度化合物层的离子氮碳共渗处理

研究了如何在离子氮碳共渗过程中提高化合物层的厚度 ,同时对化合物层的微观组织结构和显微硬度进行了分析。结果表明 ,在离子氮碳共渗过程中 ,气氛中少量的碳能促进ε相的生成 ,有利于提高化合物层厚度 ;过量的碳会抑制ε相的生成 ,反而降低化合物层厚度。

离子氮碳共渗中氮对化合物层的影响

研究了在离子氮碳共渗过程中氮对化合物层厚度的影响,同时对化合物层的微观组织结构和显微硬度进行了分析。结果表明:在离子氮碳共渗过程中,气氛中低氮势不利于ε相的生成,且渗层的显微硬度较低;高氮势有利于ε相的生成,同时提高了渗层的显微硬度;当氮势超过60 %后对化合物层厚度影响不大。

连续压入法评定 W18Cr4V 高速钢离子渗氮与离子氮碳共渗层脆性

指出了以维氏硬度压痕破碎边数分级评定渗氮与氮碳共渗层脆性的局限性。介绍了一种新型涂层压入仪的工作原理，运用该压入仪采用连续压入法评定Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ高速钢离子渗氮与离子氮碳共渗层脆性。结果表明，该方法评定脆性精度高、简单易行。

Q235钢氨气加二氧化碳气体氮碳共渗工艺的研究

研究了Q2 35钢用NH3 +CO2 进行气体氮碳共渗工艺 ,找到了最佳工艺参数。同时与NH3 +CH3 OH气体氮碳共渗进行对比 ,表明NH3 +CO2 气体氮碳共渗比NH3 +CH3 OH气体氮碳共渗的渗层质量好。

45钢的离子氮碳共渗离子渗氧复合处理

研究了 4 5钢离子氮碳共渗 离子渗氧复合处理工艺。试验表明 ,4 5钢经离子氮碳共渗 离子渗氧复合处理后 ,表层可获得化合物和氧化物的复合层 ,该复合处理可以明显提高 4 5钢的耐磨性。

奥氏体氮碳共渗层中的Fe－N－C贝氏体

４５钢通氨滴醇奥氏体氮碳共渗油冷后．经２５０℃×４ｈ回火时效获得了硬化效果最好的Ｆｅ—Ｎ—Ｃ贝氏体．根据Ｆｅ—Ｎ—Ｃ三元相图，配合Ｘ射线相分析，估算了Ｆｅ—Ｎ—Ｃ贝氏体的氮、碳含量，用透射电镜观察了Ｆｅ—Ｎ—Ｃ贝氏体的组织形态及亚结构，并对其硬度、耐磨性和脆性进行了测试．

2Cr13钢氮碳氧硫变温离子共渗工艺及性能研究

从温度、时间、氨气流量和混合气(乙醇和二硫化碳混合液)流量方面研究2Cr13不锈钢氮碳氧硫变温离子共渗工艺,寻找最优的共渗参数,并与常规离子渗氮和变温离子渗氮相比较。利用显微硬度计、金相显微镜、X射线衍射仪和电化学工作站对试样进行分析。结果表明:2Cr13钢经535℃变温共渗8 h,氨气流量1.5 L/min,混合气流量0.25 L/min变温离子共渗处理,表面硬度达到硬化要求,共渗层厚度0.28 mm,梯度平缓;共渗层中微量的Fe3O4可降低摩擦系数,FeS具有储油减磨的特性,使工件耐磨性更好;另外,其耐腐蚀性略低于常规离子渗氮。

无化合物层的奥氏体氮碳共渗

用中碳钢进行了通氨滴醇奥氏体氛碳共渗试验。45钢在680℃和适当氮势条件下共渗，可以获得无化合物层，但奥氏体层下面存在细晶区的独特的渗层组织，探讨了细晶区产生与发展的机理，测定了沙层经时效硬化前后的民微硬度分布。结果表明，试验的工艺共渗时间短，渗层质量优异，是很有工业应用价值的表面强化方法。

渗碳和碳氮共渗层特征的研究

研究了渗碳层及碳氮共渗层一些最基本的特征,如碳氮浓度分布、显微硬度分布、残留奥氏体量和碳化物等,比较了渗碳和碳氮共渗两种渗层在这些方面的差别,并分析了造成这些差别的原因。

奥氏体氮碳共渗层的组织分析及性能试验

对通氨滴醇奥氏体氮碳共渗工艺进行了试验研究 ,分析了渗层的相组成、相的分布形态和氮浓度分布 ,对渗层的冲击韧度和耐磨性进行了试验研究。结果表明 ,渗层主要由化合物层和残留奥氏体层组成 ;化合物层主要由ε和γ′相组成 ;ε为柱状晶 ,γ′呈颗粒状分布于ε相中 ;残留奥氏体中存在丰富的孪晶、位错等亚结构 ;

碳氮共渗预处理对渗硼层组织性能的影响

研究了碳氮共渗对16Mn钢渗硼层组织结构和性能的影响。结果表明,碳氮共渗预处理使渗硼层的组织、显微硬度分布、脆性、耐磨性比单一渗硼层有明显的改善。碳氮共渗预处理可以得到具有较强支撑作用的过渡层,从而使耐磨性提高。通过复合渗处理的灰砂砖模板,其使用寿命可提高2～3倍。