Microstructures and properties of the nitrided layers fabricated on titanium substrate by direct current nitrogen arc melting technique

The nitrided layers mainly containing TiN dendrites were fabricated by direct current nitrogen arc melting method. The test results show that the layers are harder and more resistant to wear than the titanium substrate. Arc traveling speeds and arc currents have an effect on both the microstructures and the properties of the layers. Decreasing the arc traveling speed or increasing the arc current can obviously enhance the hardness and the wear resistance of the nitrided layers.

氮氢比对UNIMAX钢离子渗氮组织及性能的影响

目的针对目前我国航空航天、汽车等领域高端制件精密锻造用模具钢离子渗氮表面改进过程的技术瓶颈,通过开展不同氮氢比条件下的工艺试验,揭示离子渗氮过程中不同的氮氢比对UNIMAX钢离子渗氮组织及性能的影响规律。方法在真空离子氮化炉中,对UNIMAX钢进行温度为500℃、压力为250Pa、不同氮氢比气氛条件下的离子渗氮试验。并采用显微硬度计、显微维氏硬度计、金相显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、X射线应力分析仪对上述不同离子渗氮处理后的渗氮层表面硬度、渗层深度、渗层组织、渗层物相组成、表面残余应力、表面脆性进行表征与分析。结果随着渗氮气氛中N_(2)浓度的降低,渗层深度逐渐减小,扩散层中氮化物组织均匀性逐渐增大,渗层组织中脆性相ε-Fe_(2,3)N相对含量下降,韧性相γ’-Fe_(4)N相对含量提高。表面硬度明显提高,当V(N_(2))∶V(H_(2))=1∶1时,最大值可达1153HV0.2。结论当V(N_(2))∶V(H_(2))=1∶3时,渗层表面硬度与韧性展现出较好的匹配度,在该工艺下可以获得最佳的渗层组织。

F51双相不锈钢离子渗氮层的组织与性能

目的提高F51双相不锈钢的硬度以及耐磨性能。方法将F51双相不锈钢进行低温(450℃)和高温(550℃)离子渗氮处理,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察F51双相不锈钢渗氮层的微观组织,利用X射线衍射(XRD)方法对渗氮层沿深度方向相组成的变化进行分析,采用显微硬度计、摩擦磨损实验机分别对渗氮层的显微硬度及耐磨性能进行测试,采用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)对磨痕形貌进行观察。结果F51双相不锈钢低温渗氮层主要由N相组成,由表及里为N N+N(少量);高温渗氮层主要由CrN+N相组成,由表及里为CrN+N N+N。高温渗氮层厚度约为低温渗氮层厚度的3倍。低温渗氮样品的平均表面硬度约为基体表面硬度的3.5倍;高温渗氮样品的平均表面硬度约为基体硬度的4倍。基体的摩擦系数约为0.71,低温和高温渗氮处理后样品的摩擦系数大大降低,分别为0.24和0.17。渗氮样品磨痕的宽度和深度较基体显著降低。结论F51双相不锈钢低温渗氮层主要由N相组成,高温渗氮层主要由CrN+N相组成,两种温度渗氮后的样品硬度和耐磨性均得到显著提高。

不同的离子渗氮工艺对20CrMnTi钢的渗氮层的影响

为了实现快速深层离子渗氮,稀土Ce和椰壳活性炭被均匀地放到渗氮炉的阴极盘上,并使渗氮温度在530℃和490℃循环变化,渗氮时间为8 h。同时设计了其他3种工艺进行对比实验。研究发现:复合工艺中椰壳活性炭的加入能够改善渗氮层的性能,提高渗氮速度,提高渗氮层中ε相的比重。循环变温在复合工艺中能够起到抑制γ'相含量的降低和明显提高ε相的比重,提高渗氮层的综合性能。而稀土Ce的加入使得复合渗氮工艺能够明显提高渗氮速度,改善渗氮层性能,提高其耐磨性。复合工艺使得20Cr Mn Ti的渗氮层深度达到了368μm。

稀土Ce和C原子对20CrMnTi钢渗氮层的影响

通过在离子渗氮炉的阴极盘上放置少量的稀土Ce和椰壳活性炭C,采用循环变温工艺对调质后的20Cr Mn Ti钢进行离子渗氮。设计了几种渗氮工艺作为对比,经过试验和检测发现:同时加入稀土Ce和活性炭的离子渗氮工艺处理后的试样渗氮层厚度和表层硬度明显高于单独加稀土Ce或活性炭的工艺;稀土Ce能够同时促进C和N原子在20Cr Mn Ti钢中的扩散速度;C原子的加入有助于20Cr Mn Ti钢中ε相的增多,而稀土Ce的加入却阻碍了ε相的增多;

QPQ处理对特级双相不锈钢SAF3207组织及性能的影响

采用QPQ工艺对N含量分别为0.51%和0.72%的固溶态SAF3207特级双相不锈钢进行表面处理。利用OM、SEM、XRD、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了不锈钢的渗层组织及耐磨性。渗层组织观察表明,SAF3207不锈钢经QPQ处理后,渗层由表及里为氧化层(Fe_3O_4)→化合物层(α_N+S+Cr N+ε)→扩散层(α_N+S+Cr N+γ');与QPQ处理的低N试样相比,高N试样化合物层厚度较低;渗层硬度变化趋势为先升高后平稳然后逐渐降低至基体硬度,其最高硬度达850 HV0.2。干摩擦试验结果表明,SAF3207双相不锈钢经QPQ处理后的磨损性能显著提高,低N试样比高N试样更耐磨。

气体渗氮工艺对NbVTi合金化灰铸铁组织与性能的影响

针对发动机高速重载的发展趋势,对新型NbVTi合金化灰铸铁气缸套材料进行了不同温度的气体渗氮处理。通过光学显微镜、维氏硬度计、摩擦磨损试验机、扫描电镜等手段,研究了NbVTi合金化灰铸铁气缸套表面的气体渗氮工艺对组织性能的影响。结果表明:随着渗氮温度的增加,NbVTi合金化灰铸铁气缸套的渗氮层深度都有所增加,距离表面100μm和130μm处的显微硬度先增后降。在最佳的渗氮温度570℃渗氮后,气缸套尺寸膨胀量在0.010~0.055 mm标准范围内,渗氮层平均厚度约140μm,距离表面100μm扩散区平均硬度达到500 HV0.1以上,可满足高速重载气缸套的使用要求。气体渗氮后,气缸套的摩擦磨损性能得到了大幅提高,随着载荷的增大和速度的增加,磨损率随之增大,其磨损机理由磨粒磨损向粘着磨损转变。

38CrMoAIA钢可控抗蚀氮化

介绍可控井式氧化炉合理控制氮化温度、时间和氨分解率的渗氮 艺,使38CrMoAlA钢试样表面获得致密而无脆的ε相白亮层和扩散层渗层组织,渗氮后试样实测表明,该试样显微组织、脆性、显微硬度、渗层深度和抗蚀性均符合技术要求。

真空压强对小模数花键离子渗氮性能的影响

小模数花键零件在离子渗氮过程中,经常出现齿根或节圆位置渗不上和渗层浅等问题。针对这一问题,选取典型转子类零件,通过在300、400、500、600、700 Pa的真空压强下,对其内花键进行离子渗氮试验。研究得出当炉内通入氩气,真空压强为600、700 Pa时,能够保证内花键齿顶、节圆、齿根的渗层偏差控制在设计所要求的0.02 mm以内,同时显微组织和表面硬度也符合工艺要求。