深氮化硬化32Cr3MoVE钢组织性能研究

针对深氮化硬化32Cr3MoVE钢进行了硬化层组织性能的表征分析。与18CrNi4A钢渗碳件、32Cr3MoVE钢常规氮化件进行了接触疲劳性能对比试验研究,并对深氮化件进行了接触疲劳失效行为分析,认为两种裂纹萌生模式同时存在,但其疲劳破坏取决于表层内裂纹的萌生和扩展。同时探索了深氮化硬化钢长寿命机理:渗氮层深达0.6～0.8mm,渗层组织优异,表面硬度高,具有优异的硬度梯度和残余应力分布。

高速钢的活性屏离子渗氮

利用活性屏离子渗氮技术对W18Cr4V高速钢进行渗氮处理,对其组织、硬度和渗层深度进行分析,并与普通直流离子渗氮作比较。结果表明,经活性屏离子渗氮处理后,渗氮层硬度梯度变得平缓,且最高硬度不在表面,而是在距表面一定距离处,这将能提高高速钢的耐疲劳性能,改善高速钢的内在质量。

13Cr4Mo4Ni4VA钢复合硬化层的表征研究

对渗碳硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢进行渗氮处理后形成复合硬化层,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜、高分辨电镜、电子探针及显微硬度测试等方法对复合硬化层进行表征。结果表明,复合硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢渗层碳氮浓度呈梯度分布,从表面到心部组织性能也呈梯度变化,表现出异于传统硬化工艺的组织结构特性。复合硬化层为双层硬化结构,渗氮层组织优异,少无沿晶化合物,析出细小的片状的Mo2N、周期性层状分布的Mo2C以及Cr2(C,N)等合金碳(氮)化合物,在析出相沉淀硬化和碳氮原子固溶强化共同作用下,使复合硬化层表面硬度达到超硬化(>70HRC),有效硬化层维持很大的层深,具有优异的硬度梯度及残余压应力场。

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。

31CrMoV9钢的离子渗氮

对φ55 mm 31CrMoV9钢棒材进行了910℃正火、900℃油淬和600℃回火的预备热处理。然后将该棒材加工成10 mm×10 mm×25 mm的试样。将试样在510℃分别进行离子渗氮25 h和45 h。采用金相分析和硬度试验测定了渗层的深度、表面硬度和显微组织,目的是研究31CrMoV9钢离子渗氮的可行性。结果表明,随着离子渗氮时间的延长,深层深度增大,表面硬度升高,但脉状组织趋于严重。此外,渗层无脆性,心部组织良好。结果表明,31CrMoV9钢的离子渗氮表面硬化是可行的。

结构钢的加氧渗氮

对结构钢的加氧渗氮速度、硬度、硬度梯度和性能的影响及加氧渗氮机理进行了探讨。结果表明,加氧渗氮大大提高了渗氮速度,与纯氨渗氮相比可缩短渗氮时间60%以上。

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。

渗氮温度对G13Cr4Mo4Ni4V钢渗氮层组织和性能的影响

为探究离子渗氮温度对渗氮层组织性能的影响,选取典型渗氮温度对试样进行渗氮处理,采用金相显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪以及SEM扫描电镜对渗氮层进行检测分析。研究结果表明:G13Cr4Mo4Ni4V钢经渗碳淬回火后再渗氮处理,表层硬度可达68 HRC以上,最大残余压应力可达850 MPa以上,材料硬度以及应力梯度得到很大改善;随着渗氮温度的升高,渗氮层深度增加,脉状组织加重,表面硬度先升高后降低;对脉状组织进行分析可知,脉状组织处合金元素及氮含量相对较高。

气体成分对G13Cr4Mo4Ni4V钢渗氮层性能的影响

为探究离子氮化过程氮氢比值对G13Cr4Mo4Ni4V钢渗氮层组织、硬度以及应力梯度的影响,在其他工艺参数一定的情况下,改变工艺气体中氮气流量进行渗氮处理。采用金相显微镜、维氏硬度计及X射线衍射仪对渗氮层进行检测分析,结果表明:渗氮后材料表面硬度和压应力水平得到很大改善,随着氮氢比值的增加,渗氮层深度增加,表面硬度增加,脉状组织加重。氮氢比值是影响渗层脉状组织的重要因素之一。

3.5NiCrMoV钢的离子渗氮层

对经正火和860℃油淬、640℃回火的含0.25%C、3.75%Ni、1.62%Cr、0.33%Mo和0.09%V(质量分数)的3.5NiCrMoV钢,分别在520℃、550℃、570℃离子渗氮18h。检测了渗氮层的组织、表面硬度和硬度梯度及基体组织。试验结果表明:在520〜570℃离子渗氮的3.5NiCrMoV钢基体组织没有明显变化;随着渗氮温度的提高,渗层深度增加表面硬度下降。此外,采用硬度法测定的渗氮层深度与采用金相法测定的基本一致。

17-4PH不锈钢表面仿生梯度硬度高强层组织与性能

本文拟在17-4PH不锈钢表面制备高硬度耐磨层,为缓解高硬度堆焊层与基体间的开裂问题,提出制备仿生梯度硬度表面堆焊结构。采用手工电弧焊在17-4PH不锈钢表面制备仿生梯度硬度高强层,选用D322焊条和D707焊条分别做过渡层和高强层在17-4PH不锈钢表面进行仿生梯度硬度高强层的制备,采用光学显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪、冲击试验机对高强层的微观组织、显微硬度等性能进行了表征。结果表明:在17-4PH不锈钢表面所制备的仿生梯度硬度高强层组织均匀,界面冶金结合良好;仿生梯度硬度高强层组织主要为马氏体、奥氏体、WC及碳化物;仿生梯度硬度高强层相结构主要由Fe-Cr、WC、γ-Fe组成,平均硬度为HV_(0.5)726.5,较基板有明显的提高;17-4PH不锈钢表面仿生梯度硬度高强层平均冲击吸收功为12.90 J,其冲击吸收功降低的主要原因是由于各层之间的性能不同所导致。

离子渗氮提高硬质膜层与普通结构钢基体结合力的研究

选用４０Ｃｒ作基体材料，ＴｉＮ作膜层材料，在离子镀膜前进行离子渗氮预处理，性能测试与结构分析证实渗氮层的存在可以缓解膜基性质的差异，提高膜基结合力．

微波淬火对低合金船板钢梯度组织结构及性能的影响

为制备具有梯度结构的船板钢,采用了微波淬火及冷轧工艺在船板钢厚度方向上形成温度梯度,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、硬度测试及拉伸试验等研究了微波淬火保温时间对船板钢显微梯度组织结构及性能的影响。结果表明:随微波淬火保温时间的增加试验钢组织和硬度梯度化加深,抗拉强度显著提升。在微波淬火保温10 min与冷轧后,试验钢表层与心部硬度差值最大,为126.6 HV0.1,抗拉强度较传统淬火工艺提高了57%,为1218 MPa。此时,试验钢的拉伸断口形貌为密集细小的韧窝状,且分布均匀,有利于提高材料抵抗拉伸变形的能力。

离子渗氮温度对Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢渗层组织和性能的影响

采用离子渗氮工艺对一种Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢进行表面改性处理。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)和维氏硬度计对不同离子渗氮温度下渗层的组织和性能进行了研究。结果表明,Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢经430~520℃离子渗氮处理10 h后,试样表面均形成一层厚度均匀的渗氮层,表面硬度显著增大。随着离子渗氮温度的升高,渗层厚度增大,520℃渗氮时渗层厚度达到78μm。当渗氮温度为430℃时,渗层表面主要由γN+CrN+γ′-Fe_(4)N相组成;当渗氮温度升高至520℃时,渗层表面主要由γ′-Fe_(4)N+CrN+ε-Fe_(2-3)N相组成。在3种渗氮温度下,渗层中均有CrN析出,导致渗层耐蚀性低于基体组织。