Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面粉末渗硅层精细结构研究

采用固体粉末渗硅法在Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面获得了致密的渗层,应用SEM和EDS等方法分析了渗硅层及其精细结构。结果表明,用w(Si)=70%的硅铁粉末为基体,二氧化硅为松散剂,氟化钠为活化剂,在1050℃密封扩散处理4～6 h,可在Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面获得厚度在50μm以上的渗硅层,渗层结构致密,其精细结构为调幅分解产物,由表及里的精细程度与硅原子的梯度分布有关。

304奥氏体不锈钢粉末渗硅层的结构和性能

为了提高高镍铬含量不锈钢的抗渗碳性,探索了奥氏体不锈钢表面的渗硅效果。通过扩散处理,在304奥氏体不锈钢表面获得了结构致密的渗硅层。应用SEM电镜和EDS能谱分析、显微硬度测定等方法观察了渗硅层的微观结构及其性能。结果表明,渗硅层厚度达50μm以上,为典型的柱状晶结构;渗层晶粒中由里到外的硅浓度分布区间为12.24%～20.93%;相应的微观组织的细密程度由表及里呈梯度分布,与基体结合处呈纳米晶结构;显微硬度由里到外在406～477HV1N。缺口断裂法试验结果表明,渗硅层与钢基体结合十分良好。

用断裂法检验奥氏体不锈钢粉末渗硅层与基体的结合

采用固体粉末渗硅法对304奥氏体不锈钢进行了渗硅处理,用预制缺口断裂法考察了渗层与基体的结合情况,采用显微硬度试验、SEM和EDS等方法分析了渗硅层断裂形貌与微观结构的关系。断口结合强度试验结果表明,渗硅层与钢基体结合良好,渗硅层均匀的柱状晶结构、硅含量的梯度分布、渗层与基体显微硬度的过渡匹配以及渗层前沿的纳米晶结构均有利于加强渗层与基体的结合。

直流电场作用下的快速粉末渗硅工艺

为了探讨施加直流电场对固体粉末渗硅渗速的影响,以20钢为基材,通过在渗硅介质与被改性样品间施加直流电场,研究快速粉末渗硅的合适工艺条件,并研究该工艺获得的渗层性能。结果表明:直流电场可降低粉末渗硅温度,显著提高渗硅速度;可使常规粉末渗硅温度从1 050℃以上降低到750℃;加热温度为800℃,直流电流6 A时,20钢的渗硅层厚约85μm;直流电场条件下获得的渗硅层主要由Fe5Si3相组成,在700℃具有良好的抗氧化性能。

45钢直流电场快速粉末渗硅

为了弥补常规粉末渗硅工艺的缺陷,探索施加直流电场加速粉末渗硅的可行性,在45钢和渗剂之间施加合适参数的直流电场,实现快速粉末渗硅,并分析了渗硅层显微组织、厚度及相组成。结果表明:直流电场可显著提高渗速,使渗硅温度降低到750℃,渗硅时间缩短至2 h;直流电场条件下获得的渗硅层主要为Fe5Si3相。

45钢外加直流电场粉末法铝硅共渗工艺及渗层性能

为了节能、快速共渗铝硅,以45钢为基材,在介质与试样间施加一定强度直流电场,进行固体粉末铝硅共渗,并对处理试样的高温抗氧化性和耐蚀性进行研究。采用金相显微镜和XRD分析了铝硅共渗层的组织特点;在800℃下,研究了渗层的抗氧化性能;于10%H2SO4中研究了渗层的耐蚀性。结果表明:直流电场可降低铝硅共渗加热温度,提高渗速;直流电场条件下获得的铝硅共渗层组成相主要为Al0.7Fe3Si0.3和AlFe3,渗层具有良好的高温抗氧化和耐腐蚀性能。

Mo-MoSi;梯度材料的粉末渗硅法制备

采用粉末Si覆盖在金属Mo的表面,以高频电源为加热热源,使Si在Mo基体中进行高温扩散,制备了MoMoSi_(2)梯度材料,研究了渗硅温度、渗硅时间对Mo-MoSi_(2)梯度层特征的影响。利用X射线衍射、扫描电镜、能谱等对梯度层的物相、形貌、结构等进行了检测和分析,其结果表明:在1350℃下,渗硅时间延长至300min,试样表面层可以获得纯MoSi_(2)相,Mo-MoSi_(2)梯度层结构致密,厚度可达到350μm,其物相依次为MoSi_(2)、Mo_(5)Si_(3)、MoSi_(3)、Mo。

交流电场对45钢粉末法铝硅共渗的影响

通过一对平行电极对45钢试样与渗剂施加交流电场,进行交流电场增强粉末法铝硅共渗。通过分析对比电场增强粉末法铝硅共渗与常规铝硅共渗渗层的厚度、组织、微区成分、相结构及抗氧化性能,研究电场对45钢粉末法铝硅共渗的作用特性。结果表明:交流电场能够显著促进粉末法铝硅共渗,渗层厚度和硅含量随电场强度增加而增加,渗层相结构也发生相应变化,当渗扩温度≥650℃、电场电流≥0.5 A时,富铝相消失;常规工艺700℃共渗4 h的渗层厚度仅约24μm,但在电流为0.7 A的电场作用下,可获得约100μm厚渗层;900℃循环氧化试验表明,电场铝硅共渗试样的抗氧化性能远高于常规铝硅共渗试样。

外加直流电场对HP40钢表面粉末铝硅复合渗层组织与性能的影响

在施加直流电场条件下对HP40钢表面进行了铝硅粉末复合渗;采用光学显微镜观测了渗层的显微组织和厚度,采用XRD对复合渗层进行了物相分析,并对渗层的高温抗氧化性能和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:在直流电场条件下,随着电流强度的增大、时间的延长和温度的升高,铝硅复合渗层的厚度增加,但渗层的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能降低;获得的铝硅复合渗层组成相主要为AlFe和AlN。