31CrMoV9钢深层渗氮工艺研究

对31CrMoV9钢在500~520℃氮势分段可控渗氮工艺进行了研究。结果表明:31CrMoV9钢在520℃深层渗氮,强渗期高氮势,扩散期低氮势的渗氮工艺,获得深硬化层,渗氮时间较短,表面硬度高,表面脆性Ⅰ级;在500℃~510℃渗氮,强渗8 h,氮势K_n=5.0~6.5,扩散4 h,K_n=1.5~2.5,渗氮后,渗氮层表面硬度800~860 HV,硬化层深度0.19~0.22 mm,表面脆性Ⅰ级;在515~520℃渗氮,强渗8 h,K_n=5.0~6.5,扩散4 h,K_n=1.5~2.5,渗氮后,渗氮层表面硬度710~800 HV,硬化层深度0.24~0.28 mm,表面脆性Ⅰ级。

TiAl基合金的辉光离子碳氮共渗研究

对TiAl基合金辉光离子碳氮共渗层组织与硬度进行了分析,结果表明,TiAl基合金经过碳氮共渗后可在表面形成碳、氮化合物的复合相结构,在金相显微镜下观察为灰暗色。随着共渗温度的升高和时间的延长,表层硬度逐渐提高。因此,TiAl基合金经过辉光离子碳氮共渗可达到既提高抗高温氧化性,又提高耐磨性的双重效果。

2Cr13不锈钢活性屏等离子体源渗氮层组织与耐蚀性能

目的探讨活性屏等离子体源渗氮技术提高马氏体不锈钢硬度与耐蚀性能的可行性。方法将2Cr13马氏体不锈钢进行350~550℃、6 h活性屏等离子体源渗氮处理,采用光学显微镜(OM)、电子探针显微分析仪(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)分析渗氮层的组织、成分和相结构,使用显微硬度计测试渗氮层的显微硬度,利用电化学腐蚀试验解析评估渗氮层的耐蚀性能。结果经活性屏等离子体源渗氮处理后,可在马氏体不锈钢表面形成厚度为2~45μm,N原子分数为20%~25%的渗氮层,其表面显微硬度达1050~1350 HV0.25,是基体硬度的4~5倍。350℃时,渗氮层以ε-Fe_(2-3)N相为主,且含有少量αN相;450℃时,渗氮层由αN、ε-Fe_(2-3)N和γ’-Fe_(4)N相构成;渗氮温度升至550℃时,渗氮层由α-Fe、CrN和γ’-Fe_(4)N相构成,αN、ε-Fe^(2-3)N相消失。350、450℃时,渗氮层在3.5%NaCl溶液中的阳极极化曲线出现明显钝化区,而未渗氮的2Cr13不锈钢并未发现钝化区,自腐蚀电位E_(corr)由未渗氮的–308 mV(vs.SCE)分别升高至–151、–104 mV,腐蚀电流密度Jp均维持在0.03~0.2μA/cm^(2)内。550℃时,渗氮层表面因CrN相析出,耐蚀性能相对恶化。电化学阻抗谱结果显示,350、450℃时,渗氮层表面钝化膜电荷转移电阻Rct由未渗氮的5.25×10^(4)Ω·cm^(2)分别增至2.76×10^(5)、3.18×10^(5)Ω·cm^(2),双电层电容Cdl由未渗氮的473μF/cm^(2)分别降至74、103μF/cm^(2),说明渗氮层表面形成的钝化膜更厚,致密性更好,能有效阻碍反应离子的渗透和迁移,耐蚀性能显著提高。结论活性屏等离子体源渗氮技术处理2Cr13马氏体不锈钢可以获得高的表面硬度和优异的耐腐蚀性能。

W6Mo5Cr4V2钢可控渗氮的研究

介绍可控井式氮化炉合理控制氮化温度、时间和氨分解率的渗氮工艺 ,使W6Mo5 Cr4V2钢试样表面获得到致密无脆的 ε和 ε+ ν′白亮层和扩散层渗层组织。对渗氮后试样实测表明 ,该试样显微组织、脆性。

激光气体渗氮工艺对TC4钛合金表面性能的影响

钛合金属于粘性材料,易发生粘着磨损,为提高钛合金件作为摩擦副使用时的寿命,需提高钛合金表面硬度及耐磨性。利用连续激光器在TC4合金表面进行激光气体渗氮,生成金黄色的氮化层。用SEM、EDS、XRD分析试样渗氮层的微观组织、元素分布以及物质组成。结果表明,经激光气体渗氮后在TC4表面生成了以Ti N为增强相的改性层,并且在未渗氮区有黑色粉末状Ti N生成。表层由氮化层、热影响区及母材组成。渗氮层与基材发生冶金结合,结合强度高,不易剥落。随着激光功率的提升,渗氮层厚度及硬度都有所增加。当功率为1 200 W时,钛合金表面渗氮层最高硬度超过1 800 HV0.3,渗氮层厚度也最大。在氮气流量为10 L/min时整个渗氮层中氮元素的含量相对较高。经过激光气体表面渗氮后渗氮层的摩擦系数较基体材料摩擦系数有明显降低,耐磨性更好。

离子渗氮工艺参数对4Cr5MoSiV钢表层组织与性能的影响

目的研究离子渗氮的温度及时间对4Cr5MoSiV钢渗氮层组织、表面硬度及耐磨性的影响,获得提高硬度、耐磨性的最优工艺参数。方法对4Cr5MoSiV钢表面进行离子渗氮处理,渗氮温度分别为450、480、510、540℃,保温时间分别为5、10、15、20h。利用维氏显微硬度仪测量渗层深度及表面硬度;利用X射线衍射仪分析渗层物相组成;利用摩擦磨损试验机评价试样耐磨性;通过扫描电镜观察表面磨痕区域。结果离子渗氮渗层表面的物相主要为γ'-Fe4N相和ε-Fe2~3N相。在实验范围内,随着温度的升高或时间的增加,材料渗层深度、表面硬度增加,磨损率减少,但当温度过高或时间过长时,表面硬度下降,磨损率增加。在480℃的条件下进行20h离子渗氮的材料,表面具有最好的摩擦学性能,表面硬度为1147HV0.2,磨损率为2.13×10^-5mm^3/(N·m),渗氮层深0.24mm,化合物层深14.05μm,摩擦系数为0.45,磨损状态为磨粒磨损。结论离子渗氮是适合于变截面弹簧的表面强化方式,可以在材料表面形成具有一定厚度、均匀分布的渗氮层组织,显著提升表面硬度和耐磨性,降低摩擦系数。

模具氮化及软氮化白亮层的控制

介绍了钢的氮化及软氮化白亮层(化合物层)的相结构和性能特点,讨论分析了不同机械零件对氮化及软氮化白亮层要求侧重点,重点论述了不同模具对氮化及软氮化白亮层的要求,以及模具氮化及软氮化白亮层的控制要点。

渗氮温度对42CrMo钢零件表面后氧化渗层的影响

采用硬度测试、显微组织观察、脆性等级和疏松等级评价等方法研究了渗氮温度对42CrMo钢零件渗氮后氧化渗层性能的影响。结果表明:在渗氮后氧化处理过程中,渗层的表面硬度随着渗氮温度的升高出现先增后降的趋势;渗层深度和疏松等级随渗氮温度的升高而增加,但脆性等级变化不大。当渗氮温度为560℃时,42CrMo钢零件可获得表面硬度≥600 HV、渗层(白亮层)深度≥15μm、1级脆性等级、2级疏松等级的优秀渗层。

PH13-8Mo钢的离子渗氮工艺

对PH13-8Mo钢离子渗氮工艺参数进行了研究,其中包括渗氮温度、渗氮时间及渗氮件表面粗糙度。结果表明:随渗氮温度的升高、渗氮时间的延长、零件表面粗糙度的降低,PH13-8Mo钢渗氮层厚度增加;渗氮零件表面粗糙度对渗氮层脆性等级影响较大,渗氮零件表面粗糙度为6.3μm时,其脆性等级达到Ⅲ级;渗氮时间、渗氮温度及零件表面粗糙度对渗氮层硬度影响甚微。渗氮温度540℃,渗氮时间22 h,零件表面粗糙度0.8μm时,PH13-8Mo钢可获得良好的渗氮层,渗氮层厚度可达197.5μm,渗氮层硬度可达1083 HV0.2,脆性等级为Ⅱ级。