38CrMoAl钢460℃氨气氮碳共渗后氧化改性层制备及表征

对38CrMoAl钢进行460℃氮碳共渗(0.1 L/min氨气+0.025 L/min乙醇)后氧化(0.015 L/min氨气+0.15L/min空气)改性层的制备及表征。4,8,12 h后的共渗层增重分别是0.88,0.97,1.29 mg/cm~2;与未表面处理试样相比增重明显。4,8,12 h共渗层的表面硬度分别为1362,1283,1289 HV_(0.05),共渗层截面的硬度从表面缓慢下降到基体(≈381.3 HV_(0.05))。4,8,12 h后改性层的厚度分别为140.1,150.2,200.4μm。氮碳共渗后氧化层包括Fe_3O_4和ε-Fe_(2-3)N,Fe_3O_4为主要相,ε-Fe_(2-3)N为次要相。38CrMoAl钢460℃氨气氮碳共渗后氧化8 h后,表面层中Fe_3O_4的比例相对较大,耐蚀性提高。     

气体碳氮硼三元共渗强化机理的探讨

本文对经750℃～850℃温度范围内碳氮硼三元共渗后的20钢试样进行了渗层相结构与性能分析。力学性能试验证明三元共渗的渗层具有比渗碳和碳氮共渗更优越的硬度和耐磨性。三元共渗渗层强化机理主要是马氏体固溶强化和高弥散度的第二相强化。x射线和电镜分析证明高弥散的第二相粒子中除有ε相(Fe_2N—Fe_3N)外,还有Fe_2B相。     

固体硅钼共渗层的耐锌腐蚀性研究

为提高铁基金属在熔融锌中的耐蚀性能,通过固体粉末法在Q235钢表面进行渗硅、渗钼和硅钼共渗,并对渗层的形貌、致密度、显微硬度、组分及物相结构进行了分析,进一步将合金于470℃的熔融锌液中浸泡26h,并测定其腐蚀速率。结果表明,渗层中形成了良好耐蚀性的金属间化合物(Fe_3Si,Fe_3Mo,MoSi_2和Mo_5Si_3),Mo元素的加入可促进渗剂中Si元素的渗入,从而提高渗层的致密度,比较结果显示硅钼共渗层更加致密,尤其是m(Si)∶m(Mo)=2∶1时,与基体相比,试样的腐蚀速率下降了近2个数量级,表现出较好的耐蚀性;但由于渗层中孔洞等缺陷的存在,导致其致密度降低,耐锌液腐蚀性能也受到影响。因此在未来的研究中,应注重固体渗层致密性的改善,以进一步提高渗层的耐腐蚀性能。     

固体粉末法硼铬共渗研究初步

本文初步研究了固体粉末法硼铬共渗技术,并得出:用固体粉末法可实现硼铬共渗;共渗层中除有硼化铁Fe_2B或(Fe,Cr)_2B)以及固溶体外,碳化铬(Cr,Fe)_7C_3也可以成相;并得到了两层化合物组成的结构,其中(Cr,Fe)_7C_3为连续层.     

激光淬火对Cr12MoV钢渗硼层盐雾腐蚀和电化学腐蚀的影响

利用热浸渗法在Cr12MoV钢表面制备一层渗硼层,对其进行CO_2激光淬火处理。采用电子扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)分析渗硼层盐雾腐蚀前后表面形貌、化学元素组成和物相,考察激光淬火前、后渗硼层盐雾腐蚀性能。通过电化学工作站测试激光淬火前后试样自腐蚀电位、电流密度和腐蚀速率等腐蚀特性,讨论激光淬火对电化学腐蚀的影响机理。研究结果表明:渗硼后表面产生许多孔隙,激光淬火消除这一缺陷。盐雾腐蚀后渗硼层产生间隙腐蚀,主要腐蚀产物为γ-FeO(OH)和Fe_3O_4,激光淬火试样只出现少量点蚀和细微裂纹,钝化膜由Fe_3O_4和α-FeO(OH)组成。激光淬火后渗硼层自腐蚀电位未发生变化,但激光淬火后自腐蚀电流密度下降11%,电化学腐蚀性能得到明显的改善。     

铝硅共渗Fe25Cr35NiNbW钢的疲劳性能研究

本文研究了石油化工设备中乙烯炉裂解管系用钢Fe_(25)Cr_(35)NiNbW经铝硅共渗后的热疲劳性能及其影响因素。结果表明,铝硅共渗后的热疲劳性能高于未渗试样,渗层越厚,热疲劳性能越好。试验结果与计算结果相一致。     

钢的渗硼层相结构及形成机理

本文采用X射线衍射方法得到渗硼层是由FeB,Fe_2B,M_3(C.B)所组成,FeB,Fe_2B呈针舌状;电子显微镜观察到M_3(C.B)是一些很小的颗粒散布在FeB和Fe_2B之中。 在X射线衍射和电镜观察基础上,提出了渗硼层形成机制。     

激光处理后的渗硼层组织

本文采用光学金相,透射电镜,扫描电镜,电子探针,能谱仪和X射线衍射等多种测试手段,结合Fe-B-C三元系相图,对激光处理后的渗硼层组织,从相的组成,相的形貌,显微硬度以及冲击断口诸方面作了综合分析,得到以下结论: 1、激光处理能使渗硼层产生很大变化,不但破坏了原取向排列,而且细化了原硼化物组织。 2、激光处理后渗硼层的典型组织,从表到里依次是Fe_2B或FeB Fe_2相,a—Fo Fe_2B Fe_3(C、B)共晶组织和先共晶相珠光体。 3、典型组织的形貌是:硼化物为树枝状和块状;共晶相呈椭圆状,内部为片层相间的精细结构;先共晶珠光体构成树枝晶。     

渗硼对钢材机械性能的影响

本文研究了固体渗硼对钢材(20CrMo,45,T8及 GCr15)机械性能的影响。渗硼后得到Fe_2B或 FeB Fe_2B渗硼层。本研究进行了渗硼试样的拉伸、多次冲击以及旋转弯曲疲劳试验,并与未渗硼试样进行比较。其结果为:(1)对于低碳合金钢(20CrNiMo、20CrMo),渗碳对拉伸强度及多次冲击抗力的影响很小,韧性有所下降;渗硼后进行淬火及低温回火处理,使强度及韧性均下降。(2)对中碳结构钢(45),渗硼对拉伸强度及多冲抗力影响也很小,韧性也有所下降。渗硼后经淬火高温回火,刚拉伸强度有所增加,塑性稍有下降。若渗硼后再经淬火及低温回火,拉伸强度及塑性均有显著降低。45钢渗硼后,疲劳强度提高,单相时提高更多。(3)对于高碳工具钢T8及滚动轴承钢GCr15,渗硼后拉伸强度及塑性均下降,后者下降幅度更大;多冲抗力也有所下降。     

Fe-B及Fe-C-B合金的激光熔化激冷

工业纯铁与共析碳钢表面渗硼层先在炉中处理,以获得共晶组织,然后以高能密度激光束扫描;被激光熔化的金属在冷基底的吸热作用下,以非常高的速度冷却并凝固。实验表明,炉内处理后Fe-B合金层的共晶由α-Fe Fe_2B二相组成,FeC-B合金层的共晶由α-Fe Fe_3(C、B)二相组成;共晶中Fe_2B为方棒状和Fe_3(C、B)为片层状。激光熔化激冷后,共晶中的相组成及形貌无改变,但棒间距和片间距相应减小了40及100倍。共晶组织的硬度大幅度增高,每个合金系的共晶组织的硬度与尺寸的关系服从Hall-Petch公式。     

盐浴硼钒共渗的组织和性能

为了抑制渗硼层的脆性和解决渗钒层薄的问题,本文对硼钒共渗的组织和性能进行了初步试验探讨,结果表明,硼钒共渗层的相结构为V_c+Fe_2B,具有渗层厚(120μm)、显微硬度高(HV_(0.1)1590—2027)、脆性小和耐磨性好等优点。     

激光处理后的渗硼层组织

本文用光学金相,结合Fe-B-C三元相图,对激光处理后的渗硼组织,从相的组成、相的形貌,显微硬度诸方面作了分析,得出如下结论: 1.激光热处理能使渗硼层产生很大变化,不但破坏了原来的取向排列,而且细化了硼化物组织。2.激光处理后的典型组织、从表到里,依次是Fe_2B Fe_3C相,α-Fe Fe_2B Fe_3(B、C)共晶组织和先共晶珠光体。     

硼碳共渗剂中木炭作用的研究

本文研究了以渗硼为基的固体硼碳共渗处理。结果证明,木炭对渗硼有一定的催化作用。当共渗剂中的木炭和硼铁含量控制适当时,可获得性能较好的Fe_2B单相渗层;而且渗层增厚,过渡区增加,使硬度梯度减缓,硼化物层的脆性降低。此外,共渗剂的生产成本下降,提高了经济效益。     

2Cr13钢渗硼层的组织结构与耐磨性

本文研究了2Cr13不锈钢渗硼层的组织和耐磨性。研究发现,渗硼层由硼化物层和过渡区构成,而硼化物层又由极薄的(Fe,Cr)B层和相当厚的(Fe,Cr)_2B层组成,在硼化物上分布有少量的(Fe,Cr)_3(C,B)。过渡区是在细小弥散的两相基体上分布着块状和网状碳化物。渗硼试样的耐磨性比常规处理试样高出4—5倍。     

催渗氮碳共渗在球铁活塞上的应用

在Fe－C－N系三元状态图565℃共析温度以上,对球铁活塞加氯、加钛进行催渗氮碳共渗处理,试样经过金相分析、硬度测定,结果表明：此类氮碳共渗工艺,具有渗速快、渗层硬度高的特点,化合物层随共渗 的升高而增厚,致密性好,用共渗工艺处理的球铁活塞件变形量小,耐磨性强,使用寿命有很大的提高。     

硼稀土共渗钛合金的耐蚀性研究

采用不需保护性气氛的固体粉末法对Ti6Al4V(TC4)合金表面进行稀土与硼共渗,并对硼稀土共渗TC4钛合金、单渗硼TC4钛合金及未经渗硼处理的TC4钛合金基体,分别在35%NaCl和5%H2SO4(质量分数)溶液介质中进行了腐蚀实验.X射线衍射分析表明,TC4表面渗层由TiB2和TiB组成.扫描电镜观察表明,外层的TiB2具有平坦的生长前沿,而内层TiB为锯齿状形貌;其中外层的TiB2内部存在少量针孔,分析认为是Ce原子与B原子共渗时产生的Kirkendall效应所致.Tafel极化曲线分析结果表明,在35%NaCl和5%H2SO4溶液介质中,各样品的耐蚀性大小排序为单渗硼TC4钛合金>硼稀土共渗TC4钛合金>未经渗硼处理的TC4钛合金.     

低碳高强钢氧化铁皮的形貌和熔化过程研究

将一种低碳高强钢试样在热轧带钢厂的工业加热炉中随炉加热,采用电子背散射衍射(EBSD)与能谱仪(EDS)观察并分析所研究钢种氧化铁皮的组成结构及形貌,采用激光共聚焦显微镜(LSCM)观察氧化铁皮的熔化过程。结果表明,氧化铁皮最内层为共晶化合物Fe_2SiO_4/FeO,FeO在Fe_2SiO_4/FeO区域有两种分布形态,一种是以相互平行的片层状分布,另一种是以点状或颗粒状弥散分布于Fe_2SiO_4中;靠近铁基体处的弥散颗粒中除了包含Fe_2SiO_4成分外,还有磷酸盐化合物;添加P元素可以降低Fe_2SiO_4/FeO的熔化温度,当实验钢中w(P)=0.06%时,Fe_2SiO_4的实际熔点为1101.3℃,明显低于其理论熔点。     

电压对低碳钢表面液相等离子体电解碳氮共渗层的摩擦学性能影响

为了提高低碳钢的耐磨性,成功地采用等离子体电解碳氮共渗技术在不同电压下对低碳钢进行表面处理。使用往复式摩擦磨损测试仪分析改性表面的摩擦磨损性能;扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)和能谱仪(energy dispersive spectroscopy, EDS)分析渗透层的表面、截面形态和组成;使用3D共聚焦显微镜分析渗透层的磨痕;使用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)研究渗透层的相组成。结果表明,共渗层的厚度和显微硬度均随着施加电压的增加呈现先升高后降低的趋势,在电压为350 V时,共渗层厚度最厚,硬度最大,分别为130.24μm和846.7 HV,此时共渗层的摩擦系数最小,约为0.65,磨痕轮廓深度仅为14.79μm。液相等离子体电解渗技术在共渗层形成的铁碳化合物和铁氮化合物是其耐磨的主要原因。     

轴承钢低温离子渗硫层的微观组织分析

对经过表面碳氮共渗和低温离子渗硫处理的轴承钢显微组织进行了观察和分析,并将其与单一碳氮共渗试样、原始淬火态试样的微观组织进行对比。该研究以较低温度对轴承钢进行离子渗硫处理,可以避免轴承钢回火软化,且固体硫粉作为硫源有效降低了对环境的污染,在渗硫工艺方面进行了有益的探索。试验结果表明：碳氮共渗和低温渗硫处理后GCr15轴承钢表面形成了复合渗硫层,其微观形貌呈现凹凸不平的颗粒状,经过处理后表面洛氏硬度略有下降;能谱仪测试结果表明渗硫层的成分主要由Fe、S、O等元素组成。     

1273 K条件下铈铁砷的交互作用研究

为了进一步认识铈铁砷的交互作用及其产物,本文首先通过Miedema与离子熵模型计算了Fe_2As化合物的生成热、生成熵,随后计算了Fe_2As与铈铁砷三元化合物的自由能,然后将稀土铈和砷按铈砷原子比为1∶3封入自制H08钢缸体中加热至1 273 K下恒温30 h,采用光学显微镜、XRD、扫描电镜和EDS能谱微区等现代分析手段,对该条件下所得试样中铈铁砷系的交互作用及产物进行分析。结果表明:二元化合物Fe_2As标准自由能计算结果为ΔG=-37 282.63-9. 54T J/mol(Fe为+3价,低自旋离子半径);当Fe_2As与CeAs形成Ce_(12)Fe_(57.5)As_(41)满足理想固溶体条件时,其吉布斯自由能为ΔG=-435 212.63-157.21T J/mol(Fe为+3价,低自旋离子半径);1273 K条件下铈铁砷交互作用的主要产物为CeAs、Fe_2As和三元化合物Ce_(12)Fe_(57.5)As_(41),其二元化合物CeAs和Fe_2As的形成是铈铁砷系三元化合物Ce_(12)Fe_(57.5)As_(41)形成的基础。