Q235钢快速碳氮共渗工艺

由于传统碳氮共渗剂存在污染环境的不足,采用气体碳氮共渗技术对Q235钢进行表面改性处理,探讨在850℃时不同的保温时间实现快速碳氮共渗处理的可行性。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损实验机等检测分析手段对渗层的显微组织、相组成、渗层厚度以及渗层的显微硬度和耐磨性能进行了研究。结果表明：随着碳氮共渗时间的增长,显微组织越来越致密;渗层厚度增加,850℃下保温7 h时渗层的厚度达到最大,约为1400μm,显微组织也最致密。碳氮共渗层的相组成主要由碳化物（Fe3C）、氮化物（Fe3N）组成。渗层的显微硬度随着碳氮共渗时间的增加而增加,其中保温7 h时HV0.2最大达到7.97 GPa,是Q235钢的7.5倍。该工艺下渗层的耐磨性能提高显著。     

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。     

直流电场对35钢盐浴渗氮的影响与动力学分析

以35钢为材料,研究直流电场催渗盐浴渗氮技术。该技术在渗氮盐浴中通过在被渗样品间施加合适参数的直流电场予以实现。利用光学显微镜、显微硬度计和X线衍射仪对渗层的显微组织、渗层厚度、硬度及物相进行测试和分析。研究结果表明:直流电场可以显著提高渗氮速度,降低渗氮时间;在渗氮温度818 K,施加强度为7.5 V的直流电场时,可将常规渗氮时间100 min所得到的化合层厚度所需时间降低到50 min。同时,施加电场盐浴渗氮使35钢截面显微硬度得到明显提高。电场盐浴渗氮的扩散系数比常规盐浴渗氮提高1.9倍以上,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。同时对直流电场快速盐浴渗氮机理进行分析。     

35CrMo钢罐装法多段渗氮渗层组织与耐蚀性能

为确定合理的多段渗氮工艺,以尿素为渗氮剂,采用密封罐法对35CrMo钢进行多段渗氮处理,并利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和化学工作站研究了由不同阶段渗氮工艺制备的氮化层的显微组织、显微硬度和耐蚀性能。结果表明:采用三段渗氮工艺(520℃×3 h+600℃×2 h+520℃×1 h)制备的渗氮层最厚,其氮化层组织主要由Fe-Cr相和Fe3N相组成,表面硬度较高,耐蚀性最好。该三段渗氮工艺符合氮化规律,增加了渗氮层厚度,提高了硬度和耐蚀性能。     

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。     

气体比例对1Cr13马氏体不锈钢离子渗氮层性能的影响

对1Cr13马氏体不锈钢在不同气体氛围下进行低温离子渗氮处理,研究了不同渗氮气体比例对渗层组织和性能的影响。结果表明:在氨气与氩气气体比例为8∶1时,1Cr13不锈钢低温离子渗氮后得到的渗层的组织与性能最好,此时表面硬度为1 100 HV1,为基体硬度的4倍,且具有良好的梯度硬度,渗层厚度为85.7μm。当氨气与氩气的气体比例从4∶1提高到8∶1时,渗氮层硬度与厚度均提高,而气体比例为12∶1与16∶1时,渗层厚度基本不变,但是不锈钢表面形成的黑色物质使渗氮层表面硬度与渗层硬度出现不均匀性,当气体比例为16∶1时,中心硬度降低到625.0 HV1,与边缘硬度相差了450 HV1左右。     

低温盐浴渗氮对Custom 465钢耐蚀及耐磨性的影响

为了提高Custom 465马氏体沉淀硬化不锈钢的耐磨性,分别在440、480和520℃对580℃时效后的样品进行了2 h的盐浴渗氮,使用显微硬度计、X射线衍射仪、电化学工作站、球盘式摩擦磨损仪、表面轮廓仪、扫描电镜等设备,研究渗氮温度对Custom 465钢表面物相、硬度、渗层显微形貌、耐蚀性及耐磨性的影响. 随着渗氮温度升高,耐蚀性逐渐降低,但表面硬度增加,520℃处理后表面硬度增大到1240 HV,较未处理试样的400 HV明显上升,渗层厚度达到22μm. 440℃渗氮后表面物相为氮在马氏体基体中过饱和的α'N ,点蚀电位降低约60 mV;480℃时有少量CrN相析出,引起点蚀电位降低约180 mV,同时磨损体积下降约43%;520℃时CrN相的含量明显升高,自腐蚀电位降低约70 mV,无明显的稳态钝化区,磨损体积降低82%,减磨效果明显.     

新型合金工具钢软氮化特性的初步探索

对一种新型合金工具钢的渗氮特性进行了初步研究。结果表明,该钢经过软氮化,渗层硬度梯度平缓,表面硬度达HV1100-1300,心部硬度为HV800-900.渗层显微组织是以γ′相为主的扩散层,与传统的高速钢比较,在相同工艺条件下渗速较快,渗层脉状氮化物级别低,脆性小,耐磨性更佳。     

Q235钢密封罐法稀土催渗氮化层的组织与耐蚀性能

针对常规气体渗氮工艺氮原子扩散速度慢的问题,采用密封罐法,以尿素为渗氮剂、稀土做催渗剂,对Q235钢进行570 ℃×4 h渗氮实验.利用金相显微镜、X射线衍射仪和电化学工作站,研究分别加入1、3和5 mL稀土时,渗氮层的组织和耐蚀性能.结果表明：稀土催渗能增加渗氮层中白亮层厚度,并明显改善氮化层的耐蚀性能.但稀土加入较多达5 mL时,组织开始疏松,加3 mL稀土时白亮层组织致密,耐蚀性能较佳.Q235钢渗氮层主要由ε-Fe3N相和γ ＇-Fe4N相组成,与常规氮化相比,加稀土催渗后,氮化层中ε相数量增加.密封罐法可以实现Q235钢的快速渗氮,在尿素渗剂中加入稀土后能明显增加渗氮层厚度,并改善耐蚀性能.     

光纤激光氮化处理对TC4合金组织和性能的影响

采用高功率光纤激光器在氮气气氛中对TC4钛合金表面进行氮化,制备出渗氮层,并研究了光纤激光功率对TC4钛合金氮化层表面形貌、组织结构以及显微硬度的影响.结果表明:氮化层表面呈现粗糙和光滑两种形貌,氮化层组织为枝晶状组织,热影响区组织为针状组织,当扫描速度为10 mm/s、氮气流量10 L/min、喷嘴距离为3 mm、离焦量为0 mm时,渗氮层的熔深、熔宽均随着激光功率增大而呈现出增大趋势.此外,在距离氮化层表面相同深度的显微硬度随着激光功率增大也呈现出增大趋势.     

氮化40Cr制作潜水泵主轴的研究

研究了40Cr钢经辉光离子氮化处理取代3Cr13钢制作潜水泵轴的可行性。讨论了氮化对40Cr钢组织、耐磨性、耐蚀性及变形的影响。结果表明:40Cr钢经辉光离子氮化处理后,与3Cr13钢相比,具有优良的耐磨性、耐蚀性和尺寸稳定性。采用此种工艺制作潜水泵轴,性能上符合要求,而且成本低,具有明显的经济效益。     

α状态离子渗氮层中的氮化物形貌和元素分布

利用离子探针,电子探针等现代测试手段,研究了40Cr,35CrMo和38CrMoAlA钢分别经离子氮化和气体氮化处理后的试样离子氮化层中的氮化物形貌和元素氮、碳、铬、钼、铝的分布,为深入研究α状态渗氮层组织结构与磨损机理,提供了一定的理论依据;同时也为新的氮化钢种的研制和氮化工艺的选择与控制提供了重要信息。     

45钢/25Cr5MoA/Q235钢固-固复合轴界面特性

采用热挤压方法制成45钢/25Cr5 MoA/Q235钢三层结构的复合轴,研究了结合界面的组织、Cr元素扩散和结合性能.结果表明:采用热装方式制成的25Cr5 MoA/Q235钢固-固复合坯料,在界面形成一定厚度的氧化皮,即使经过挤压和热处理后,也无法彻底消除结合界面氧化皮对结合性能的影响;采用间隙配合的25Cr5 MoA/45钢固-固复合界面,由于在挤压前经过良好的表面处理,挤压后的界面几乎没有氧化物存在,形成了较为完整的过渡区,经过高温保温过程,在结合界面会形成Cr的碳化物,对Cr和C的扩散起到阻碍作用;经过挤压后,25Cr5 MoA/Q235钢、25Cr5 MoA/45钢结合界面的结合强度均比较低.与复合板相比,复合轴结构上所具有的特点,使其即使初期结合强度较低,也不易产生剥离;经过后续热处理,通过元素的扩散过程,可以提高复合轴的结合强度.     

20Cr钢渗硼后感应加热复合处理

20Cr钢固体渗硼后,再经高频感应加热10s,20s,30s,40s,研究了经过不同时间加热后渗硼层深度的变化及物相变化。试验结果表明,随感应加热时间的增加,硼化物层深深度增加,渗层中的FeB相逐渐变成Fe2B相,加热时间达到30s时已几乎全部变为Fe2B。     

包埋时间对N80套管钢表面渗铝层组织和性能的影响

为提高套管钢的耐腐蚀性能,在950℃对N80套管钢分别进行了2 h、4 h及6 h的包埋渗铝工艺处理.不同包埋时间下所得渗层的物相组成、微观形貌、显微硬度和电化学性能不同.测试结果表明:渗铝时间为2 h时,所得渗铝层厚度为150μm,渗铝时间延长到4 h和6 h后,渗铝层厚度增大到300μm;渗铝时间为2 h、4 h时所得N80套管钢的渗铝层主要由FeAl金属间化合物组成,当渗铝时间为6 h时,渗铝层中开始出现了高铝Fe2Al5相;不同时间包埋渗铝处理后的N80套管钢试样表面硬度高于基体,自腐蚀电流密度显著下降.由此得出结论:高铝相铁铝化合物随包埋时间的延长开始出现;渗铝层厚度随包埋时间的延长有所增加,当包埋时间超过4 h后,包埋时间对渗铝层致密度的提高作用较厚度增加更为显著;延长包埋时间可以显著提高渗铝层的硬度,但过长的包埋时间会同时造成基体硬度严重地下降;包埋时间对腐蚀性能的影响作用不明显.     

反应等离子熔覆复合材料涂层的耐磨性研究

以Fe—Cr—C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45号钢表面制得以原位生成初生相（Cr,Fe）7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层。利用SEM、XRD、EDS和显微硬度计等分析了涂层的显微组织和硬度,分别在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理。结果表明,涂层组织包括（Cr,Fe）7C3增强相和γ－Fe固溶体与少量（Cr,Fe）7C3构成的共晶;该涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性。     

Effect of rare earth and alloying elements on the thermal conductivity of austenitic medium manganese steel

The influence of different contents of Cr, Mo, and rare earth element (RE) additives on the thermal conductivity of austenitic medium manganese steel was studied and discussed. The results show that the addition of Cr in medium manganese steel can improved the ordering of C-Mn atomic clusters, so as to improve the steel's thermal conductivity. However, Cr will lead to precipitation of a great deal of carbides in medium manganese steel when its content is greater than 4wt%. These carbides would aggregate around the grain boundary, and as a result, the thermal conductivity is decreased. By the addition of Mo whose content is about 2wt%, spherical carbides will be formed, thus improving the thermal conductivity of the medium manganese steel. The interaction between rare earth elements and alloying elements will raise both the thermal conductivity and the wear-resisting property of medium manganese steel.