盐浴氮化处理对球墨铸铁摩擦学行为的影响

针对轴向柱塞泵中柱塞副配对材料38CrMoAl/QT500在重载工况下表面承载能力低、耐磨性能差等问题,首次将盐浴氮化处理工艺运用于柱塞泵缸体材料QT500,将三种不同型号的球墨铸铁(QT450、QT500、QT550)作为试验材料,获得盐浴氮化表面改性层。根据实际应用工况,通过显微硬度仪和CFT-I往复式摩擦磨损仪,以及SEM和EDS分析渗氮后QT450、渗氮QT500、渗氮QT550和基体QT500在液体润滑状态下与38CrMoAl球体对磨的摩擦学行为,得到显微硬度、摩擦因数、磨损量、磨损形貌和磨损表面化学成分。结果表明在摩擦过程中,盐浴氮化处理后的球墨铸铁耐磨性能得到显著提升,达到减少磨损、提供连续且稳定的润滑效果,磨损机理主要是氧化磨损和疲劳磨损。

盐浴氮化+氧化和QPQ处理对H13模具钢抗铝液腐蚀性能的影响

H13模具钢作为铝型材的成型模具常被高温铝液腐蚀而失效。研究了盐浴氮化+氧化和QPQ处理工艺对H13模具钢抗铝液腐蚀性能的影响。使用SEM和XRD对比分析处理前后试样的显微组织,使用维氏硬度计分析铝液腐蚀前后渗层的硬度变化。结果表明,两种处理后在试样表面都形成了致密的Fe_(3)O_(4)氧化层和氮化层。经过高温铝液腐蚀后基体和渗氮层的硬度都有一定程度的下降,而渗氮层的硬度(600.9 HV0.1)仍然比基体的硬度(301.8 HV0.1)高1倍左右。腐蚀后,试样表面的致密氧化膜仍然存在,并且铝液失重率下降了90%以上,表明两种表面处理获得的试样的抗铝液腐蚀性能较好。同时,盐浴氮化+氧化工艺对优化H13钢的硬度和抗铝液侵蚀能力更为明显。

盐浴氮化对电工纯铁腐蚀磨损性能的影响

盐浴渗氮作为一种有效提高金属材料性能的化学热处理技术而被广泛研究,但目前鲜有在电工纯铁上的应用报道,且缺乏在不同环境下的磨损性能研究。采用盐浴氮化对电工纯铁进行处理,采用SEM、显微硬度计、XRD、XPS、盐雾测试箱、电化学工作站、摩擦磨损试验机等测试手段对渗氮层的微观组织、硬度、腐蚀行为及不同环境下的磨损行为进行测试分析。结果表明,经过渗氮处理后在试样表面形成主要为ε-Fe_(3)N、γ′-Fe_(4)N相的渗层,矫顽力和表面硬度随氮化温度和时间的增加逐渐升高,截面硬度呈梯度分布。其中580℃×4.5 h工艺试样具有最优的耐腐蚀性能,自腐蚀电位较纯铁正移,自腐蚀电流密度低于纯铁,电荷转移电阻提升了7.7倍。空气环境下,氮化试样的摩擦因数比纯铁低,氮化试样磨损率只约为纯铁的1/2;去离子水与3.5 wt.%NaCl溶液环境皆有利于降低摩擦因数,但增加了磨损率,3.5 wt.%NaCl溶液环境对材料的加速磨损效果比去离子水更明显。系统研究了盐浴渗氮对电工纯铁腐蚀磨损性能的影响,可为提升海工装备电气开关元器件的服役寿命提供一定理论指导与技术支持。

17-4PH不锈钢盐浴复合氮化处理研究

对比研究了不同温度下盐浴复合渗氮处理对马氏体不锈钢微观组织的影响及不同处理温度下材料硬度和耐磨性的变化。研究结果表明:盐浴渗氮处理后,17-4PH不锈钢渗氮层中主要物相为含扩展(含氮)马氏体、CrN、Fe4N以及Fe3O4,处理温度越高,不锈钢渗氮层中形成的Fe3O4以及CrN含量越多。含氮马氏体的晶格常数随氮化处理温度的提高而上升,该钢在盐浴渗氮中的激活能为190.9kJ/mol。17-4PH不锈钢进行盐浴渗氮处理后,能得到较厚的渗氮层。处理温度越高,渗氮层越厚。渗氮处理后,材料的滑动磨损量大大下降,由未处理状态时的21.1mg降低到580℃盐浴渗氮处理后的1.0mg。

304奥氏体不锈钢低温盐浴渗氮处理

采用430℃低温盐浴对304奥氏体不锈钢进行渗氮处理,研究了渗氮时间对渗氮层组织和性能的影响。利用XRD衍射仪、光学显微镜、表面显微硬度计和带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)分别分析渗氮层的相组成、厚度、表面硬度和显微组织。结果表明:304奥氏体不锈钢在430℃渗氮不同时间后,渗氮层厚度和表面硬度都随着时间的延长而增加。渗氮时间为1 h时,渗氮层仅为单一的S相,随着渗氮时间的增加,渗氮8 h时开始有少量CrN生成,渗氮16 h时,渗氮层由大量CrN+S相两相混合。用电化学极化的方法评价耐蚀性能的结果表明:盐浴渗氮处理后耐Cl-点蚀性能得到了一定的改善,在430℃渗氮4 h,其耐蚀性能是最好的,优于没经过渗氮的试样,而在所有的渗氮试样中,渗氮8 h、16 h的试样耐点蚀性能较差。

QPQ技术高抗蚀机理探讨

从抗蚀性的角度探讨了QPQ技术各工序的作用。清洗工序和预热工序可以促进表面渗氮层均匀,避免腐蚀的加剧;盐浴渗氮和氧化工序配合,使工件表面和疏松氮化层的多孔区表面生成致密完整的Fe3O4膜;抛光和二次氧化工序降低了氧化膜产生开裂的可能性,提高了抗蚀性。

QPQ盐浴复合处理对5CrMnMo钢的组织与性能影响

探讨了5CrMnMo钢的QPQ盐浴复合表面处理工艺,利用扫描电镜观察处理后的表层显微组织、检测氮化层厚度、分析氮化层质量;利用显微硬度计检测组织的显微硬度,并对不同的渗氮试样作磨损、耐腐蚀对比试验。结果表明:经QPQ处理的5CrMnMo钢具有组织均匀、结构致密的渗层,且具有很高的显微硬度、耐磨性以及强抗腐蚀性。

高温快速盐浴渗氮提高拖拉机曲轴性能

为提高拖拉机曲轴盐浴渗氮效率,选择用于生产拖拉机曲轴的常用材料45钢,分别进行不同保温时间的高温快速盐浴渗氮和常规盐浴渗氮。利用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和电化学工作站对渗层的显微组织、物相、硬度和耐蚀性进行了测试和分析。研究结果表明:经过660℃×20 min高温盐浴渗氮处理后化合物层的厚度与560℃×140 min常规盐浴渗氮相近,表明高温盐浴渗氮可以显著缩短渗氮的时间。在化合物层厚度相近的情况下,高温盐浴渗氮处理后渗层中γ'-Fe4N相含量从常规盐浴渗氮的0.46增加到0.61,同时,截面最高硬度从常规盐浴渗氮的702提高到784 HV0.01,并且耐蚀性能也获得了提高。该研究可为提升盐浴渗氮技术应用于45钢拖拉机曲轴表面改性工艺方案提供参考。

盐浴渗氮工艺参数和渗氮层硬度的关系

研究了CNO-浓度、钒的添加及冷却方式对盐浴渗氮层显微硬度的影响。分析了相组成、组织和相变等因素和渗层硬度的关系。发现盐浴渗氮层的硬度受冷却方式的影响很大 ,而CNO-浓度在一定范围变化则影响很小 ,钒的渗入有利于改善渗层硬度。对中、低碳钢的研究表明 ,渗后水冷和盐浴中添加钒等合金元素可使渗层硬度提高 10 0～ 2 0 0HV。

空气预氧化与盐浴预氧化对盐浴渗氮催渗效果的对比

以45钢为试验材料,采用空气炉和盐浴炉两种方式进行预氧化,随后进行相同工艺的盐浴渗氮处理。对比分析两种预氧化方式对盐浴渗氮效率和组织性能的影响。利用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站和扫描电镜对样品的显微组织、物相、硬度、耐蚀性和表面形貌进行了测试和分析。预氧化试样表层物相分析发现,盐浴预氧化和空气预氧化处理45钢表面均形成含有Fe_3O_4的氧化膜,但是随着保温时间延长盐浴预氧化处理试样表面氧化膜中的Fe_3O_4含量增速更快、含量更高,且具有更大的比表面积,在随后的渗氮处理中容易被还原。盐浴预氧化(350℃×45 min)后进行盐浴渗氮(560℃×120 min),化合物层厚度达到了20.8μm,显著地提高盐浴渗氮效率,是相同工艺参数空气预氧化后盐浴渗氮所获得化合物层厚的1.6倍。同时能改善渗层组织性能,耐腐蚀性能提高。

35钢稀土快速盐浴渗氮技术及动力学分析

以35钢为材料,通过在盐浴中添加一定量稀土La进行快速稀土盐浴渗氮。利用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计对渗层的显微组织、渗层厚度和硬度进行了测试和分析。研究结果表明:稀土La对盐浴渗氮具有显著的催渗效果,并且当稀土La添加量为5%时化合物层达到最厚。同时稀土盐浴渗氮可大幅度提高35钢表面硬度,经过848 K×2 h、5%稀土La盐浴渗氮处理后35钢次表面硬度最高达到835 HV0.01。稀土La盐浴渗氮中氮的扩散激活能可以从常规盐浴渗氮的270 k J·mol-1降低到134 k J·mol-1,表明稀土La对盐浴渗氮具有明显的催渗作用。同时对稀土La快速盐浴渗氮的机理进行了分析。

QPQ技术与中性盐雾试验

为提高QPQ处理零件的抗中性盐雾试验时间,根据近年来的试验和炉前经验总结,对QPQ零件的设计和QPQ处理的具体工艺进行了分析,提出了建议。设计时要避免出现尖锐的棱和角,机械加工时表面粗糙度要低,标记要避免深窄的点或线。氮碳共渗前尽量让零件表面和盐浴清洁,避免零件在保存时生锈,保证氰酸根含量适中。预热时零件呈蓝紫色为好,批量生产时,要随时根据检测结果适度调整QPQ工艺参数,获得优质产品。

QPQ盐浴复合处理对H13钢组织及性能的影响

运用QPQ盐浴复合处理技术对H13钢进行表面强化处理,分析了不同工艺参数对氮化层深度、显微硬度和抗腐蚀性的影响及氮化层显微组织特征。结果表明,在相同的渗氮温度下,渗氮层的深度随渗氮时间的延长而增加,氮化后的材料硬度和耐腐蚀性较渗氮前有较大的提高,氮化3～4h效果最好。

直流电场对35钢盐浴渗氮动力学影响

通过在盐浴渗氮中施加7.5 V的直流电场,在不同外热温度(545~575℃),不同保温时间(60~120 min)下对35钢进行盐浴渗氮,研究了直流电场对35钢盐浴渗氮动力学的影响。利用光学显微镜、X射线衍射仪对渗层的显微组织、厚度及物相进行了测试和分析。结果表明:直流电场对活性氮原子在基体内部的扩散有显著促进作用,提高渗氮速度,降低盐浴渗氮温度或缩短保温时间;直流电场盐浴渗氮的扩散系数都比常规盐浴渗氮提高约2倍,扩散激活能从常规盐浴渗氮的220 k J/mol降低到181 k J/mol,从而达到增加渗层厚度的显著效果。有无直流电场条件下盐浴渗氮,35钢渗层主要物相均为ε-Fe3N及少量γ’-Fe4N。

QPQ处理试样孔洞层抗蚀性的研究

利用盐雾试验和高压釜试验评价QPQ处理试样的抗蚀性,结果表明,通过抛光和加入密封剂的方式可以有效地提高QPQ处理的抗蚀性。

铝合金钢盐浴硫氮碳共渗层中合金元素的分布及组织特征

对３８ＣｒＭｏＡｌ，４２ＣｒＭｏ和Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２Ａｌ合金钢盐浴硫氮碳共渗层的组织进行的研究表明：３８ＣｒＭｏＡｌ和Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２Ａｌ钢的共渗层中，白亮层和过渡层的交界处有沿一定晶面析出的大量针状氮化物和沿晶界析出的网状氮化物，它们导致白亮层中出现１００μｍ左右的裂纹．这种不正常组织将使渗层强度降低、脆性增大，这说明铝合金钢不适于进行盐浴硫氮碳共渗处理．

盐浴渗氮用盐发展概况

本文在查阅大量国内外文献的基础上,概述了盐浴渗氮的发展历史,详细论述了氰盐、氰酸盐、尿素、密胺为再生剂的四种渗氮盐浴的组成、使用条件及特性,指出了当前盐浴渗氮的发展方向。

QPQ处理对Inconel718镍基合金结构的影响

采用QPQ工艺对Inconel718进行了渗氮处理,渗层的深度受扩散控制,渗层深度∝渗氮时间。XRD测试结果表明温度对渗层深度的影响更明显,氮化处理后Inconel718表面硬度大约是基体的3倍;渗氮层中有CrN相,氮与Cr反应形成CrN。通过SEM观察到渗氮表面出现一些柱状物,渗层和基体之间有一个明显的分界线。

盐浴渗氮对G80Cr4Mo4V高温轴承钢组织与性能的影响

研究了盐浴渗氮对G80Cr4Mo4V高温轴承钢组织和性能的影响,在520℃条件下分别保温1,4,8 h制备渗氮层,并对渗层的组织形貌、相结构、厚度、硬度及结合力进行了研究。结果表明:与渗氮1 h相比,4,8 h渗氮下渗层均匀性大幅提高;不同渗氮时间下,渗层表面相组成均以过饱和马氏体(α′N)、铁氮化合物、铬氮化合物为主,且铁氮化合物含量随渗氮时间的增加而增加;碳化物与氮化物呈大块状分布,铁的氮-碳化合物呈脉状分布,渗氮前后基体组织无明显变化;随渗氮时间的增加,渗层厚度增加,硬度升高,表面硬度较渗氮前提高了1.3~1.6倍,试样直线度和表面粗糙度Ra少量增大;渗层与基体结合力良好,在不同渗氮时间下压痕均属HF1级。

QPQ处理对合金灰铸铁凸轮轴耐磨性的影响

研究了QPQ处理对合金灰铁耐磨性的影响。合金灰铁试样预先进行不同工艺的正火和回火处理以获得不同体积分数的铁素体,然后进行QPQ处理,工艺为:在580℃氮化3 h后再在370℃氧化30 min。金相检查表明,QPQ处理后的渗层主要由Fe2N和Fe3O4组成;随着合金灰铁中铁素体体积分数的增加,其渗层厚度增加。磨损试验表明,经过QPQ处理的合金灰铁试样的耐磨性显著高于淬火加低温回火试样的耐磨性;有氧化层的合金灰铁的耐磨性比仅有氮化层的耐磨性更高。