1Cr18Ni9Ti不锈钢真空渗氮处理

采用真空渗氮方法对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行表面强化处理。利用金相显微镜、XRD、显微硬度计及耐磨试验机研究了表面渗氮硬化层的显微组织、相组成、显微硬度和耐磨性能。结果表明:真空渗氮处理后,渗氮硬化层主要由γ-Fe、γ'-Fe_4N和CrN相组成;渗氮层厚度达200μm以上,表面硬度为1100-1200 HV,比基体硬度提高了4倍左右;在相同条件下,磨损质量损失约为未渗氮试样的1/8,磨痕宽度明显降低,真空渗氮可显著提高不锈钢的耐磨性。     

气体渗氮对中碳车轴钢超长寿命疲劳性能的影响

研究了气体渗氮在材料表面层由表及里逐次形成的氧化物层、氮化物层及N固溶层对中碳车轴钢超长寿命旋转弯曲疲劳性能的影响.与未处理试样相比,带有氧化物层、去除氧化物层及去除氮化物层的渗氮试样的疲劳强度逐级提高.去除氧化物层和去除氮化物层的试样在超长寿命区分别发生次表面和内部破坏.通过断口观察和断裂分析,阐明了渗氮处理材料的表面层对超长寿命疲劳性能的影响.     

体状γ-Fe(N)和Fe4N的合成及其磁特性

利用固气反应原理和方法制备Fe-N化合物.反应气氛为NH 3,H2,[N]和[H]的混合物.分析了NH3的分解过程及[N]和Fe的反应.当NH3/[NH3+H2]的比例为5%～15%(体积百分数)和反应温度为640～680℃时,通过水淬或冰水淬可得到几乎纯净的体状γ-Fe(N).当NH3/[NH3+H2]为16%～50%和反应温度为400～640时,均匀、单一且纯的Fe4N体状化合物可以得到.研究了工艺条件对制备氮化物的影响规律.结果表明:γ-Fe(N)是非磁性的,Fe4N是铁磁性的.其饱和磁化强度、居里温度和矫顽力室温下分别为186A.m2/kg,480℃和0.39kA/m.     

块状铁基α″-Fe_(16)N_2磁性材料的制备

采用气固反应法制备出α″-Fe16N2相含量较高的块状铁基磁性材料,对材料的结构和磁性能进行了研究.采用X射线衍射、横截面显微组织观察及振动磁强计作为主要检测手段,检测不同处理方法所获得的样品中α″-Fe16N2相的含量、相变情况及磁性能.测试结果表明,气固反应渗氮及退火、淬火、回火这一过程中会获得α″-Fe16N2相较高的铁基磁性材料.当回火温度为150℃、时间为4.5 h时,试样中α″-Fe16N2相的质量分数最大,达到50.57%,其饱和磁极化强度高达223.6 A·m2/kg,明显优于α-Fe(N)相和γ'-Fe4N相.     

38 CrMoAl钢真空电磁感应快速渗氮动力学研究

为提高渗氮速率,明确氮化动力学机制,采用真空电磁感应渗氮技术研究38 CrMoAl钢在NH_3介质下的渗氮动力学过程。以显微硬度值550 HV_(0.025)对应的深度作为渗氮层评价指标,通过一种新的气固反应动力学模型对38 CrMoAl钢在温度为530～590℃范围内氮渗氮动力学行为进行研究。结果表明:38 CrMoAl钢在530～590℃范围内的真空电磁感应渗氮过程主要是受内扩散所控制,表观活化能E为76.736 kJ/mol。通过模型预测了各因素(活性氮浓度、温度、目标渗氮厚度等)对其渗氮反应分数ξ、特征时间t_c和转化速率dξ/dt的影响规律,发现增加活性氮浓度和反应温度均能提高渗氮转化过程中的反应分数和反应速率,其中温度的影响比浓度大;随着目标渗氮厚度的增加,反应所需的特征时间迅速增加;转化速率在不同条件下均随时间的增加而急剧降低。     

气体渗氮及后续回火工艺对2Cr13钢渗氮层的影响

利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、维氏显微硬度计、摩擦实验机、弯曲实验和浸泡腐蚀实验探究了气体渗氮工艺对2Cr13钢渗氮层的微观组织结构和性能的影响.结果表明:随渗氮温度、时间的增加,渗氮层的总厚度增加,但是表面疏松层也增加.500℃渗氮的扩散层组织主要由含有大量位错及位错胞的马氏体和高密度的纳米CrN析出相组成;纳米CrN析出相弥散分布在晶内和位错胞的界面上,位错胞界面上的CrN颗粒数量多且尺寸略大;板条马氏体晶界析出了ε-Fe_(2-3)N或者(Cr,Fe)2N析出相.当渗氮温度升高至550℃时,马氏体本身发生了回复,CrN以薄片形式析出,使扩散层组织呈现为由α-Fe和CrN组成的片状珠光体形态.2Cr13钢气体渗氮表面硬度随渗氮温度的升高先升高后下降,在500℃达到峰值硬度(1 274 HV0.5).450℃和500℃渗氮扩散层的硬度可高达1 300HV0.1以上,但是随渗氮温度进一步升高而明显降低.500℃/5h气体渗氮可同时提高2Cr13钢的耐磨性和抗腐蚀性,但是其弯曲韧性降低.500℃渗氮的2Cr13钢试样,不管是水冷还是空冷,或者再进行420℃回火2h处理,其扩散层组织均没有大的改变,因此其硬度没有明显变化,均维持在1 000HV0.1以上.     

316奥氏体不锈钢渗N/镀CrN复合改性层组织与性能

分别在400、440、480 ℃下对316奥氏体不锈钢进行12 h的渗氮处理,再对渗氮后的试样进行物理气相沉积(PVD)镀CrN薄膜.采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计和材料表面综合测试仪(HSR-2M)、电化学工作站等对复合改性层的表面形貌、截面形貌、成分、显微硬度、耐磨性以及耐蚀性进行测试.结果表明:400 ℃离子渗N/镀CrN试样耐磨性最差,耐蚀性最好;而480 ℃离子渗N/镀CrN试样耐磨性最好,耐蚀性最差;但比相同温度下单独渗氮试样的综合性能好.     

TD3合金离子渗氮耐磨性能研究

采用离子渗氮技术对TD3合金表面进行离子渗氮处理,采用金相显微镜、XRD,对渗氮层的组织形貌、物相结构进行观察分析;用显微硬度仪(维氏)测量渗氮层硬度,再用摩擦磨损试验机(往复式)进行常温干摩擦实验,对其耐磨性、磨痕形貌进行分析。结果表明:渗氮层深度可达80μm,渗氮层显微硬度最高可达1 190 HV,较基材硬度提高2.3倍以上,渗氮层含TiN、Ti_2N。渗氮试样磨痕深度与宽度减小,耐磨性能比基材也有显著提高。     

冷却方式及时效处理对580℃气体渗氮层的影响

工业纯铁(厚度为1mm)经580℃气体渗氮4h后进行不同方式(油淬,炉冷)的冷却,然后对油淬的试样进行自然时效和100~220℃的人工时效.采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、维氏显微硬度计和拉伸疲劳实验机等研究了不同热处理条件下渗氮层的微观组织结构和力学性能.结果表明:渗氮试样完全由化合物层和扩散层组成,冷却方式不改变化合物层的厚度和最外层的相结构,却显著影响扩散层的微观组织和力学性能.油淬试样的扩散层在自然时效过程中形成大量的氮原子团簇从而产生了自然时效强化;人工时效可以控制油淬试样扩散层中析出相的种类和数量,低温时效的析出相主要为α′′-Fe16N2相,较高温度时效的析出相主要为γ′-Fe4N相;自然时效样品具有很高的硬度和强度,人工时效样品的硬度和强度随时效温度的升高而降低,较高温度时效有助于提高延伸率;化合物层对渗氮层的强度没有很大影响,但却显著降低了渗氮层的拉伸疲劳强度.     

高速钢表面PN＋PVD复合处理工艺和性能研究

采用多弧离子镀设备,在高速钢W18Cr4V上先进行等离子氮化,再沉积TiN薄膜,研究了不同渗氮温度和时间对PN+TiN薄膜组织和性能的影响.结果表明,温度为500℃左右和时间为2h以上条件下对W18Cr4V进行渗氮处理后再沉积TiN薄膜,可以得到最佳的薄膜表面显微硬度(1800～2000HV0.05)和膜/基结合力(50N),涂层耐磨性也得到明显提高.