W18Cr4V钢表面离子氮碳共渗-离子渗硫复合处理渗层的摩擦磨损性能研究

研究了Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ钢离子氮碳共渗－离子渗硫复合处理渗层的摩擦磨损性能．在环－块摩擦磨损试验机上测定复合渗层与ＧＣｒ１５钢对摩时的摩擦系数，在往复式滑动磨损试验机上进行磨损试验．采用扫描电镜（ＳＥＭ）对磨损表面进行形貌分析．试验结果表明：复合渗层与ＧＣｒ１５钢对摩时的摩擦系数比未处理的Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ钢与ＧＣｒ１５钢的低．由于复合渗层中的氮碳化合物和硫化物降低了摩擦系数和粘着倾向。

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。

W18Cr4V钢的离子氮碳共渗┐离子渗硫复合处理

本文研究了Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ钢的离子氮碳共渗－离子渗硫复合处理工艺。试验表明，Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ钢经离子氮碳共渗－离子渗硫复合处理后，表层可获得氮碳化合物和硫化物的复合渗层。该复合渗层可以明显提高Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ钢的耐磨性。

CrMoCu铸铁离子氮碳共渗/渗硫复合层的微观结构

利用SEM、TEM、EDS、X射线衍射及电子衍射等表面分析技术,研究了在CrMoCu合金铸铁表面制备的离子氮碳共渗/渗硫复合层的微观结构,探讨了氮碳共渗处理对渗硫层形成的影响规律。结果表明:氮碳共渗表面形成的微观粗糙为与硫接触反应提供了丰富界面及表面缺陷,同时氮碳共渗形成的ε相Fe3N的晶体结构类型与渗硫层的FeS的晶体结构相同,因此与在基体表面渗硫相比,有利于渗硫层的形成。

Q235钢的离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬复合处理

研究了 Q2 35钢的离子氮碳共渗 -低温盐浴渗铬工艺。试验表明 ,Q2 35钢经离子氮碳共渗 -低温盐浴渗铬复合处理后 ,表层可获得氮碳铬化合物和氮碳化合物的复合渗层。该复合渗层具有较高的硬度 ,并且明显提高 Q2 3

氮碳共渗-渗硫复合层的摩擦学行为

采用离子氮碳共渗-离子渗硫复合处理技术在CrMoCu合金铸铁表面制备了氮碳共渗-渗硫复合层,并对未渗及复合渗表面在含硫添加剂液体石蜡润滑下的摩擦学行为及其磨损表面形貌和成分进行了测试.结果表明,在含硫添加剂润滑下,复合层与含硫添加剂产生协同作用,生成钼的化合物、磷酸盐和硫化物等化学反应膜使复合渗表面的摩擦系数较未渗表面降低了25%,耐磨性较未渗表面提高了50.1%.

氮气-甲烷离子氮碳共渗工艺的研究

利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对经氮气-甲烷离子氮碳共渗的40Cr钢进行了分析,并测定了渗层中沿层深方向的显微硬度分布。结果表明:渗层可分为3层,即化合物层、扩散层和基体组织。表面渗层物相结构主要由氮(碳)ε化合物和Fe3C构成;在适当的工艺条件下,可以获得表层硬度高达525HV(0·1),沿层深方向硬度分布合理、脆性低的渗层;与常规离子渗氮相比,以氮气-甲烷混合气体作为气源的离子氮碳共渗工艺成本低廉,绿色环保。

45Cr钢氮气-甲烷离子氮碳共渗工艺研究

采用氮气-甲烷作为气源对40Cr钢进行离子氮碳共渗,研究了渗层的显微硬度分布、相组成以及耐磨性,结果表明:渗层由化合物层、扩散层和基体组成;表面渗层物相结构主要由氮(碳)ε化合物和Fe3C构成;试验电压600 V时,渗层深度最大,但耐磨性最差;探讨了氮气-甲烷离子氮碳共渗机理。

空气-乙炔碳氮氧离子多元共渗工艺研究

用空气-乙炔混合气体作为气源,对40Cr钢进行了离子碳氮氧多元共渗;用光学金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计,对渗层形貌、物相和显微硬度进行了分析检测。结果表明:乙炔浓度是影响性能的关键因素,它对硬度、物相起着决定性的作用。与常规离子渗氮相比,以空气-乙炔混合气体作为气源的碳氮氧离子多元共渗工艺操作简便,成本低廉。

17-4PH钢等离子体稀土氮碳共渗层的组织结构和性能

利用OM、XRD、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢在500℃脉冲等离子体稀土氮碳共渗层的组织结构和性能。结果表明,稀土添加使共渗层致密;共渗层主要由α′、ε-Fe3N、γ′-Fe4N及CrN组成;添加稀土或减小氮氢比,渗层中ε-Fe3N相的比例降低。表面形貌SEM观察和EDS成分分析结果表明,共渗表面主要由弥散分布的(Fe,Cr)xNy化合物颗粒、颗粒团和颗粒团簇,以及少量"柱状"生长的γ′-Fe4N相组成;当氮氢比为1∶6时,稀土氮碳共渗层表面硬度可达1580HV0.1。随磨损时间延长,稀土添加较无稀土添加的共渗层摩擦系数变化较小。

低碳钢液相等离子体电解B+C+N共渗层的摩擦电化学行为

目的研究液相等离子电解硼碳氮三元共渗处理(PEB/C/N)对Q235低碳钢摩擦电化学行为的影响。方法采用PEB/C/N方法在Q235低碳钢表面制备共渗层,通过电化学的开路电位测试和摩擦磨损实验评估Q235钢基体和PEB/C/N试样在NaCl(质量分数3.5%)腐蚀介质中与Si_(3)N_(4)球对磨的摩擦电化学行为。结果在电压为280 V的PEB/C/N共渗中,试样周围等离子体区的电子温度稳定在3500 K左右。经过PEB/C/N处理30 min后,生成的共渗层包括15μm主要由Fe_(2)B相组成的表面渗层和40μm的过渡层。在摩擦过程中,PEB/C/N试样的开路电位保持在-200~-300 m V之间,且波动较小,明显高于Q235钢基体。同时,PEB/C/N试样的磨损率为3.88×10^(4)μm^(3)/(N·m),只是钢基体磨损率的1/3。在NaCl腐蚀介质中,由于腐蚀和磨损的交互作用,使Q235钢基体产生了塑性应变位错和局部的微裂纹,因此磨损进一步增加,磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损。PEB/C/N试样的共渗层有效阻挡了Cl(-)对基体的腐蚀,磨损机制主要为磨粒磨损。结论PEB/C/N试样在NaCl腐蚀介质中的耐腐蚀和耐磨性能得到明显提升。

氮气-甲烷离子氮碳共渗后钢的耐磨耐蚀性能研究

采用氮气-甲烷作为气源对40Cr钢进行了离子氮碳共渗，研究了渗层的耐磨和耐蚀性。结果表明：验电压680V时，取得了较好的共渗效果；渗层为单一的ε相时，性能最佳。

离子氮碳共渗中碳的作用及机理初探

考察了离子氮碳共渗中，气氛及基体中的碳量对渗层性能的影响。发现基体中碳阻碍氮的渗入，而气氛中微量碳促进氮的渗入。

离子氮碳共渗+离子后氧化双重复合处理的研究

用自制的保温式多功能离子热处理炉对 4 5钢进行了离子氮碳共渗 +离子后氧化双重复合处理 (Ion(NC +O)复合处理 )。测试结果显示 ,Ion(NC +O)复合渗层是由黑色致密的Fe3O4 膜 ,厚的ε Fe2 3N白亮化合物层和α(N) +γ′扩散层等三部分组成。经Ion(NC +O)双重复合处理后的 4 5钢表面硬度和耐蚀性能都有显著提高 。

槽电压对纯铁表面液相等离子体电解硼碳氮三元共渗层摩擦磨损性能的影响

利用液相等离子体电解渗技术分别在340,360V和380V槽电压下对纯铁进行硼碳氮三元共渗(PEB/C/N)表面处理。分析纯铁表面PEB/C/N共渗层的形貌、成分、相组成和显微硬度分布。采用球-盘摩擦磨损仪评估槽电压对渗层摩擦磨损性能的影响,并分析渗层与ZrO_2球对磨时磨损机理。纯铁表面的PEB/C/N三元共渗层厚度随着放电电压升高而增大,最高硬度也相应增加。380V处理1h后硼碳氮三元共渗层中渗硼层和过渡层厚度分别达到26μm和34μm,渗层最高硬度可以达到2318HV。硼碳氮三元共渗层的磨损率仅为纯铁基体的1/10。硼碳氮共渗处理大幅度降低纯铁的摩擦因数和磨损率,但不同槽电压下制备的PEB/C/N共渗层的摩擦因数和磨损率变化较小。

液相等离子体电解碳氮共渗层形成条件的初步探索

采用甲酰胺-乙醇胺电解液体系,对Q235钢进行等离子体电解碳氮共渗处理,通过对处理的试样进行XRD分析,确定了碳氮共渗层形成的临界条件,分析了各种工艺参数下处理试样的相组成变化,给出了渗透层的形貌,测量了渗透层的显微硬度。试验结果表明:在特定的电解液体系下,不同的工作电压,所获得渗透层的相组成不同;渗透层的相组成包括:α-Fe、Fe3C、Fe5C2、ε-Fe2-3N、γ-Fe;在170V工作电压下,处理0.5min即可获得50μm的渗透层,渗透层的显微硬度最大可达720HV0.1。

离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理对45钢组织与性能的影响

为进一步提高渗层厚度及渗层性能,对45钢进行离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和光学显微镜对渗层厚度、物相组成、截面与表面硬度、渗层脆性进行了分析。结果表明,复合处理可使45钢获得比单一离子渗氮或离子氮碳共渗更快的渗速、更优的性能。相同的处理时间下,复合处理渗层厚度比单一离子渗氮或离子氮碳共渗大幅度增加,有效硬化层比单一离子渗氮增加约35μm,提高约1倍,同时渗层脆性显著降低。物相分析表明复合处理后化合物层中ε相和γ'相的相对含量发生了变化,即ε相增多,而γ′相减少。

钛合金表面等离子体电解氮碳共渗层的特征与耐蚀性

利用等离子体电解渗技术,在TC4钛合金表面制备了等离子体电解氮碳共渗(PEN/C)层。用X射线和扫描电镜分析了渗层的成分和结构特征;用动电位极化曲线和电化学阻抗谱分析PEN/C渗层在3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为和耐蚀性。结果表明在钛合金表面形成的PEN/C渗层为多孔状Ti(C,N),它提高了基体的腐蚀电位,增大了电荷转移电阻,减小了腐蚀电流密度。PEN/C渗层提高了钛合金基体的耐蚀性。

时间和电压对TC4合金表面等离子碳氮共渗层的影响

应用液相等离子电解碳氮共渗技术,在NH4NO3、乙醇和甘油组成的电解液体系下,短时间内在TC4合金表面制备高硬度渗层。探索了时间和电压对膜层的硬度、厚度、相组织和微观形貌的影响。结果表明:随着时间的延长和工作电压的提高,渗层的硬度、厚度均有明显的提高,表面粗糙度变大。并得出了TC4合金进行等离子碳氮共渗的理想电压应控制在280V左右。

42CrMo钢离子氮碳氧多元共渗及动力学分析

以42CrMo钢为材料,通过在离子氮碳共渗过程中添加空气进行离子氮碳氧多元共渗。采用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对渗层形貌、渗层厚度、渗层物相和截面硬度进行分析。研究结果表明,在传统离子氮碳共渗过程中添加适量的空气具有显著的催渗效果,且以空气流量为0.3 L/min的效果最佳,截面硬度也得到大幅度提高。离子氮碳氧多元共渗中氮原子的扩散激活能从传统离子氮碳共渗的56.12 k J/mol降低到25.27 k J/mol。同时,对离子氮碳氧多元共渗的机理进行了分析。