4Cr5MoVSi(H11)钢内氧化型渗碳后性能的研究

4Cr5MoVSi(AISI H11)钢在 0.90～1.36％ 碳势下渗碳后,渗碳层组织由马氏体基体及均匀分布着的大量细小的粒状M_7C_3 型碳化物组成,致使H11钢表面硬度高达 HV1200左右,其耐磨性也明显优于 Cr12MoV钢。将 H11钢制成的 M16螺母冷冲头,经 CD渗碳处理后,其使用寿命为 Cr12MoV 钢的 2倍,且失效方式为均匀磨损。H11钢CD 渗碳的动力学受碳在奥氏体中的体积扩散控制。     

齿轮渗碳工艺的设计

本文首先介绍了渗碳齿轮热处理中存在的技术问题,而后针对这些技术问题讨论了齿轮渗碳工艺的设计原则。作者认为常用齿轮渗碳是一个混合控制过程。为了强化渗碳过程,渗碳初期要增大相界面渗碳反应速度;中、后期应提高碳在奥氏体中扩散通量。文中还介绍了如何根据表面硬度和其它性能要求,确定渗碳后表面碳含量 C_S;根据 C_S 和渗层厚度,考虑到非平衡渗碳和钢的化学成分选择气氛的控制参数;讨论了变碳势渗碳工艺参数的确定原则及其对渗碳结果的影响。提出了中温渗碳、炉内预冷和热油—空气分级淬火及控制渗层厚度和显微组织等措施以减少齿轮热处理变形。     

渗碳硬化层性态的综合分析

通过对２０ＣｒＭｎＭｏ钢渗碳硬化层的组织结构，层内残余应力和硬度的分布以及渗碳硬化试棒的扭转性能进行系统的分析研究，经综合分析总结出２０ＣｒＭｎＭｏ钢的渗碳硬化层具有下列几个特点，即：（１）渗碳层中基本组织的主体是枣核马氏体，枣核马氏体基体由表及里一直可延伸到含碳量为０．５％的层深部位（即有效层深，ＨＶ５５０处）。（２）表面碳势为１．１％Ｃ的渗碳梗化层内，临近外表面部位的枣核马氏体中会出理显微裂纹     

滴注式气体渗碳过程的计算机控制

在井式气体渗碳炉中,采用滴注法进行气体渗碳时,炉内气氛中的化学反应往往达不到平衡。在这种情况下,用建立在化学平衡基础上的间接法对炉内气氛的碳势进行测量和控制,不易得到理想的结果。本文提出采用热丝法直接对炉内气氛的碳势进行测量和控制,阐述在这种条件下在不同碳势的气氛中渗碳时,工件表面碳含量、渗碳层深与渗碳时间的关系和沿层深碳浓度分布的预计,以及渗碳过程的计算机控制。结果表明,控制精度碳势为±0.05％,表面碳浓度为±0.05％,层深为±0.1mm;沿层深各点碳浓度分布的预计值与实测值偏差±0.1％。     

奥氏体不锈钢双极板的低温超饱和气体渗碳表面改性

通过低温超饱和气体渗碳(LTCSGC)处理,在316L不锈钢双极板表面形成了一层厚度约30μm的渗碳层,研究了从基体沿渗碳层深度方向的碳的质量分数、残余应力、硬度分布和相结构,测量了渗碳后316L不锈钢双极板的接触电阻,分析了渗碳后316L不锈钢双极板在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的耐腐蚀性能.结果表明:渗碳层是由膨胀奥氏体相组成的梯度材料,从渗碳层表面到基体的碳的质量分数、残余应力和硬度逐渐降低;经过LTCSGC处理后,316L不锈钢双极板的接触电阻降低了34%;在模拟PEMFC的阳极环境中,其自腐蚀电位升到-79 mV,高于工作电位-0.1 V,获得了阴极保护;在模拟PEMFC的阴极环境中,其自腐蚀电位提高了260 mV,抗腐蚀性能显著提高,恒电位极化腐蚀电流密度降低了75%.     

12Cr2Ni4A钢高温真空低压脉冲渗碳工艺

与传统气氛渗碳相比，高温真空渗碳在提高渗碳效率、产品质量和节约能源方面均表现出明显优势.本文分析了12Cr2Ni4A钢的奥氏体晶粒长大行为、扩散系数及奥氏体饱和碳质量分数等关键参数的影响，结合真空低压脉冲渗碳工艺原理，对高温真空低压脉冲渗碳工艺进行实验验证.结果表明:实验钢在930，950，980℃渗碳温度下，渗碳层的硬度梯度曲线和碳质量分数梯度曲线的实测值与预期值吻合较好.此外，随着渗碳温度的升高，碳的扩散系数和奥氏体饱和碳质量分数增加，高温真空渗碳可显著提高渗碳速率，温度每提高10℃约使渗碳效率提高14%~17%.     

磁性法分析束状贝氏体基体渗碳钢

钢件渗层中存在的大量残留奥氏体影响着渗层硬度,而深冷处理可以减少钢中的残留奥氏体含量,针对这一问题,采用振动样品磁强计(VSM)磁性分析与直读光谱分析等相结合的方法对比分析了试验钢渗碳空冷后453K×1h低温回火(T)以及113K×30min深冷处理,并453K×1h低温回火(CT)下的组织结构状态,探究了1 203K×9h渗碳空冷的贝氏体钢的深冷处理效果。结果表明,二者的有效硬化层深度均约为1.35mm;在有效硬化层中,残留奥氏体质量分数分别约为29.8%(T)和12.6%(CT),最高硬度分别达到679HV(T)和821HV(CT);基体组织为束状贝氏体,其中残留奥氏体质量分数分别约为7.4%(T)和6.9%(CT),基体硬度均为430 HV左右。经过深冷处理,有效降低了渗层的残留奥氏体含量,使有效硬化层的最高硬度提高20%以上,可在重型钎具方面推广使用,降低材料成本,经济效益显著。     

奥氏体耐热钢抗渗碳性能的研究

本文通过对 ３６ＸＳ，３６Ｘ．ＨｉＳｉ－ＨＰ，Ｃｒ２５Ｎｉ３８，ＨＰ和 ＨＫ 等 ６种奥氏体耐 热钢在渗碳过程中渗层深度的增加速度、渗碳层最高含碳量等性能的研究．利用电子 探针微区成分分析的方法，深入探讨了 Ｓｉ，Ｎｉ．Ｃｒ．Ｆｅ 等合金元素在渗碳过程中　 的行为和对耐热钢渗碳性能的影响．得到Ｓｉ．Ｎｉ．Ｆｅ 等元素主要通过阻碍碳化物 形成而提高耐热钢的抗渗碳能力；渗碳过程中形成大量碳化物所需耍的 Ｃｒ 主要通 过渗层内基体提供．渗层内总的含 Ｃｒ 量并没增加，因渗层内基体含Ｃｒ量的显著下 降而使其耐氧化腐蚀能力下降。     

航空轴承钢渗碳热处理组织演变行为研究

利用EPMA与XRD等实验方法对航空轴承钢在渗碳热处理过程中的微观组织演变行为进行定性及定量分析.结果表明:在渗碳淬火处理后,试样表层及次表层组织中有大量的碳化物及少量的残留奥氏体,其中碳化物为M₂₃C₆和M₆C.随着渗层深度的增加,碳化物含量减少,残留奥氏体含量增加.经过二次淬火处理后,奥氏体与马氏体中碳质量分数增加,使得淬火后残留奥氏体质量分数大幅度增加,在渗层0.1mm处达到22.7%.经过两次深冷与回火处理后,马氏体与奥氏体中碳质量分数降低,碳化物含量增加,渗层硬度提升.     

运行中渗碳的Incoloy 800H裂解管的研究

研究运行中渗碳的Ｉｎｃｏｌｏｙ ８００Ｈ裂解管的显微组织及合金元素的分布， 采用了电子探针定性定量分析微区成分。结果表明，裂解管渗碳后显微组织 发生显著变化，其内壁最高含碳量为３％，内壁基体最低含铬量为４％；渗碳 层厚度超过２ｍｍ，管内壁基体和碳化物中Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ含量不随渗碳层厚度 变化；基体Ｃｒ含量下降大于６％，合金由抗磁性的变为铁磁性的；Ｍ２３Ｃ６型碳 化物转变为Ｍ７Ｃ３型碳化物时的合金碳含量约为１．５％．     

Fe-0.48%V及Fe-1.69%V合金碳化物析出型渗碳(CD)

研究了Fe048%V及Fe169%V合金的CD渗碳,用金相显微镜及扫描电子显微镜分析了渗层的组织形貌,对表层进行了X射线衍射分析,确定了以上两种合金在950℃渗碳的最佳碳势为140%C,此碳势是渗层不出现Fe3C组织的最高碳势,渗层组织为马氏体基体上分布弥散细小的等轴碳化物V4C3,平均尺寸为250nm·渗层最高硬度均超过了HM1000,Fe048%V合金的硬化层厚度为1600μm,Fe169%V合金的硬化层厚度为1000μm,两种合金都具有极高的耐磨性,Fe169%V合金的耐磨性超过了淬火加回火的...     

气体渗碳碳势控制机理及渗层碳浓度分布数学模型

从吸附角度分析了气体渗碳过程,高温奥氏体中铁对碳原子的吸附为物理吸附,碳化物形式元素产生化学吸附。根据所采用渗碳钢的化学成分及渗件表面含碳量,对炉气碳势进行定量控制。根据菲克定律,在恒定碳势、扩散系数Ｄ与碳浓度分布无关且为常数的条件下,给出了渗层碳浓度分布的数学模型。     

脉冲离子渗碳过程优化算法

针对脉冲离子渗碳过程的模拟计算,提出了两种优化工艺计算方法。采用扩散系数随温度和碳的质量分数而变化的非线性数学模型,提高了计算精度,讨论了优化计算程序实现中的一些环节以及优化方法、扩散系数、碳的质量分数上限、吸碳率对优化结果的影响,并结合实验结果计算了传统的“周期法”渗碳工艺和优化的工艺在同一渗碳条件下的碳的质量分数分布。结果表明：要用优化工艺后,在相同时间内达到的有效渗层深度明显增加,在相同条件     

Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化与渗碳机理

采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对不同服役时间(原始态、1.5a和6a)Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化与渗碳机理进行了系统分析.结果表明:高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域,其氧化行为包括Cr2O3外氧化和SiO2内氧化,且服役过程中外氧化膜发生反复破坏和重建;炉管服役过程的渗碳行为主要由内表面结焦引起,外氧化膜的反复破坏可以加重渗碳,但外氧化膜在破坏后能自动修复,所以服役态两个炉管的渗碳程度较轻;外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬,导致形成碳化物的临界碳浓度增加,在内壁亚表层形成贫碳化物区,多余的碳原子在其内侧析出,形成碳化物富集区.     

真空渗碳及气体渗碳的物理化学(一)(用热重法研究渗碳反应动力学)

本文对吸热式气氛中,影响碳势的自由度数作了热力学分析。考察了目前碳势测量方法准确度不高的根本原因。用热重法对天然气真空渗碳和气体渗碳反应动力学进行试验研究,从实验结果考察了气体渗碳多相反应的控制环节和天然气真空渗碳的动力学规律。     

奥氏体不锈钢活性屏低温离子渗碳工艺研究

利用活性屏离子热处理技术对奥氏体不锈钢进行低温离子渗碳(ASPC)处理,可以在不锈钢表面形成一层无碳化铬析出的碳的过饱和固溶体(Sc相).ASPC可以在不降低奥氏体不锈钢耐蚀性能的前提下大幅度提高其表面硬度,并解决了不锈钢直流离子渗碳温度均匀性差、工件存在边缘效应等问题,渗碳试样表面基本可以保持不锈钢原色.通过对活性屏上溅射下来的纳米粒子进行显微分析表明,这些粒子是Fe3C、Fe2C5 中性粒子,其在ASPC中起到渗碳载体的作用,ASPC是一个溅射-吸附-脱附的过程.     

渗碳时碳化物的析出形态

本文研究了渗碳过程中碳化物的析出形态。渗碳时碳化物的析出形态与过冷奥氏体连续冷却时析出的碳化物形态不同。渗碳时碳化物的析出形态与合金成分、碳势高低、工艺制度等因素有关。在不同方式下形成的碳化物其形成机制是不同的。     

计算机辅助设计气体渗碳工艺

通过对气体渗碳工艺设计过程的分析，利用模拟效果较好的数学模型编制渗碳工艺设计程序。该程序可根据渗碳后工件渗层的有效硬化层深度、表面碳浓度或表面硬度等技术指标和最高温度、最高碳势等一些渗碳工艺的约束条件，通过工艺设计程序能自动优化设计出最佳的渗碳工艺。     

W6 Mo5 Cr4 V_2钢真空离子渗碳的研究

本试验利用 X 射线物相分析、电解萃取、化学相分离和扫描电镜对 W6Mo5Cr4V2钢进行了真空离子渗碳的试验研究.结果指出,随着渗层碳浓度增加,碳化物数量明显增加:同时碳化物由低碳相(M_6C)向高硬度高碳相(M_2C,MC)转化.这两者均使渗碳层耐磨性提高;渗层淬火奥氏体量增加.在渗层含碳量为1.08～1.45%的范围内,耐磨性随含碳量的增加而提高。     

钢件在气体渗碳初期的表面行为——兼论渗碳前预氧化作用的机理

本文研究了钢件渗碳前的表面状态对气体渗碳层深度和均匀性的影响，得出渗碳前经预氧化处理的钢件渗碳后渗碳层较深也较均匀，对出现这种结果的原因也进行了讨论。