工作气氛对H13钢低温低压离子渗氮化合物层的影响

采用空心阴极离子镀膜机对H13钢进行离子源辅助渗氮以改善其表面性能,探究了在N2-H2气氛中,N2浓度分别为50%、25%、10%和3%的情况下,渗层结构及性能的变化。采用扫描电镜、X射线衍射仪与X射线光电子能谱仪等观察和分析了渗氮层的截面形貌和物相结构;用电子探针测量了N元素随深度的变化情况;用纳米硬度计、维氏硬度计对样品的表面硬度、弹性模量、截面硬度分布以及渗层脆性进行表征。结果表明:随N2浓度降低,化合物层厚度降低,但扩散层厚度变化不明显,仍然保持在90μm左右。当N2浓度为3%时,化合物层消失,表层的碳化物中的C元素被N元素置换,在扩散层中形成一定量的氮化物沉淀,使其保持了10.83 GPa的较高的表面硬度。随化合物层厚度降低以及ε相含量的减少,渗层脆性降低。