38CrMoAlA钢制齿轮的气体渗氮工艺

对38Cr Mo Al A钢制齿轮进行调质处理和去应力处理后,釆用可控气氛渗氮炉进行渗氮处理,通过调整渗氮温度、保温时间、氨气分解率等参数进行工艺试验,最终采用预氧化两段快速渗氮法进行齿轮加工。工艺参数为:调质处理淬火温度930~950℃,回火温度610~650℃。去应力处理温度540~560℃。渗氮预氧化温度350~400℃,保温0.5 h,继续升温至渗氮温度490℃,保温3.5 h,氨气分解率40%~50%,继续升温至510℃,保温21 h,氨气分解率65%~75%,通入氨气或氨气裂解气冷却至150℃出炉。结果表明,按上述工艺参数加工齿轮的质量检验情况为:心部硬度30~31 HRC,渗层深度0.31~0.37 mm,渗氮层显微组织4级,白层厚度0.002 mm,渗氮层脆性1级,渗氮面表面硬度1093~1122 HV5,渗氮面精加工后表面硬度991~1012 HV5,均能满足设计要求。     

预氧化对不同离子渗氮工艺的影响

 利用光学显微镜、显微硬度计、XRD、SEM等分析了预氧化对40CrNiMo钢离子渗氮过程的影响。结果发现:在300℃氧化1 h的40CrNiMo试样,表面生成了厚0. 4～0. 7μm、以Fe₃O₄和Fe₂O₃为主的氧化层。在随后的540℃离子渗氮过程中,当渗氮时间较短（4 h）时,试样出现渗层浅、分布不均和硬度低等缺陷;但随着渗氮时间的延长（8 h）,预氧化表现出了一定的催渗效果,同时渗层中脉状氮化物减少;当渗氮时间延长至16 h时,预氧化的催渗效果更加显著,但渗层的疏松有所增加。     

温度和表面粗糙度对40CrNiMo钢离子渗氮的影响

对相同预处理状态、不同表面粗糙度的40CrNiMo试样进行不同温度的离子渗氮,然后对渗氮层厚度及渗层组织进行测评。结果发现:渗氮温度≤550℃,其它渗氮条件相同时,渗速、白亮层厚度、渗氮层疏松都随着粗糙度的增加而稍有增加;当渗氮温度为570℃时,粗糙度为0. 2μm的试样渗氮效果最好,渗速、白亮层厚度达到最大,渗氮层疏松为1级;而后,渗速、白亮层厚度随着粗糙度的增加而降低,渗氮层疏松却不断增加,在R_a=3. 2μm试样上出现大量疏松层脱落现象。     

预氧化对密封罐法制备40Cr钢渗氮层组织和性能的影响

通过光学显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站研究了预氧化温度对40Cr钢渗氮层的组织、硬度、耐磨和耐蚀性能的影响。40Cr钢渗氮前分别在350、400和450℃进行预氧化30 min,随后采用密封钢罐法对40Cr钢渗氮处理,渗氮工艺为600℃×4 h。结果表明:在400～450℃预氧化30 min具有显著的催渗作用,此时渗氮层厚度较厚,达到100～140μm,渗层组织由ε-Fe_3N和γ'-Fe_4N相组成。此时,40Cr钢渗氮层硬度和耐磨性能明显改善,硬度高达74. 96～76. 80 HRC,摩擦磨损质量损失较小,摩擦因数也较小,在0. 35～0. 65之间波动; 400℃预氧化后渗氮层耐腐蚀性能略有改善; 450℃时自腐蚀电位显著增大,达到-0. 026 V,但自腐蚀电流密度略有增加。     

QPQ技术提高65Mn钢耐磨性的工艺参数优化

将QPQ技术应用于65Mn钢,用SEM、显微硬度计和摩擦磨损试验机分别对QPQ渗层的显微组织、显微硬度和耐磨性进行分析研究,与调质态试样和盐浴渗氮试样进行对比试验;为了优选典型的渗氮温度、渗氮时间、氧化温度和氧化时间,设计了一组正交试验,以平均摩擦因数和磨损量为依据分析了QPQ工艺中4种工艺参数对其耐磨性的影响。结果表明,QPQ渗层表面平整,渗层由外到内依次为氧化膜、疏松层、化合物层和扩散层;QPQ处理试样的最高硬度为710 HV0.1,基体硬度为360 HV0.1;其最小磨损量的最优工艺参数为渗氮温度570℃,渗氮时间3 h,氧化温度330℃,氧化时间40 min。优化工艺处理的试样其摩擦因数为0.077,为调质态试样的60.5%,磨损量为2.1 mg,仅为调质态试样的18.8%。     

渗氮温度对42CrMo钢零件表面后氧化渗层的影响

采用硬度测试、显微组织观察、脆性等级和疏松等级评价等方法研究了渗氮温度对42CrMo钢零件渗氮后氧化渗层性能的影响。结果表明:在渗氮后氧化处理过程中,渗层的表面硬度随着渗氮温度的升高出现先增后降的趋势;渗层深度和疏松等级随渗氮温度的升高而增加,但脆性等级变化不大。当渗氮温度为560 ℃时,42CrMo钢零件可获得表面硬度≥600 HV、渗层(白亮层)深度≥15 μm、1级脆性等级、2级疏松等级的优秀渗层。     

离子渗氮前预氧化催渗作用及机理

研究了预氧化对42CrMo钢离子渗氮的催渗作用及机理。采用光学显微镜、显微硬度计、XRD、SEM和接触角测量仪研究了渗氮层厚度、渗氮层物相、预氧化后表面形貌和表面自由能。结果表明,预氧化对离子渗氮具有明显的催渗作用,在300℃预氧化30 min后进行离子渗氮(500℃、4 h),化合物层厚度达到15μm,是不经预氧化处理的传统离子渗氮化合物层厚度的2倍以上;有效扩散层厚度达到最大值570μm,明显高于传统离子渗氮的有效扩散层厚度。研究还表明,300℃预氧化30 min后表面产生了大量纳米级氧化物颗粒和微裂纹、孔洞,同时接触角最小、表面自由能最大,离子渗氮阶段氧化物可以有效地转化为氮化物。由此推测预氧化催渗机理可能是表面纳米级氧化物颗粒和微裂纹、孔洞的形成,一方面有利于活性氮原子的吸附,从而促进化合层的形成,另一方面为氮原子提供的扩散通道,有利于扩散层的增加。     

40Cr钢循环离子渗氮工艺及渗层硬度研究

目的探索循环离子渗氮与常规恒温离子渗氮技术的工艺效果。方法先对试样进行调质处理,分组进行离子渗氮,固定氨气和乙醇的流量,改变渗氮时间和渗氮温度两种工艺参数及渗氮工艺,分别测定渗氮后各试样的表面硬度及渗层厚度,观察其金相组织,并分析每组试样渗氮层的性能。结果循环离子渗氮530 6 h℃试样的表面硬度最高,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的延长,试样的表面硬度增加,但是当温度超过530℃、时间超过6 h后,试样的表面硬度反而降低。循环渗氮550 10 h℃试样的渗层厚度最厚,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的增加,试样的渗层厚度变厚,但时间超过6 h后,渗层厚度的增加较缓慢,6、8、10 h试样的渗层厚度差别不大。相同的渗氮温度下,循环渗氮6 h的试样的渗层厚度基本与常规恒温渗氮10 h试样的渗层厚度一样,相同渗氮时间内,循环渗氮510℃的试样的表面硬度高于恒温渗氮550℃试样的表面硬度,且两者的渗层厚度相差不多。结论循环离子渗氮工艺优于常规的恒温离子渗氮,循环离子渗氮550 8 h℃试样的综合性能最好。     

30Cr3MoA钢气体渗氮催渗工艺

常规气体渗氮存在渗速慢、生产周期长等问题。为提高气体渗氮生产效率,本文通过对30Cr3MoA钢采用常规渗氮、预氧化催渗渗氮和氯化铵催渗渗氮工艺试验的对比研究,探讨了3种不同工艺方法对渗层组织性能的影响,并在实际生产中进行推广和应用。     

预氧化+稀土铈对42CrMo钢离子渗氮的影响

针对离子渗氮渗层浅及生产周期长等技术难题,采用预氧化与稀土复合催渗对工程常用结构钢42CrMo进行了离子渗氮。利用显微硬度计、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等对渗氮速率、渗氮层组织、表面形貌等进行了系统的研究。结果表明,经400 ℃×1 h氧化+0.6 cm²/kg(铈表面积/装炉量)稀土的复合催渗工艺具有最佳催渗效果;与无催渗试样相比,优化后的复合催渗不仅提高了渗氮效率,同时减少了脉状氮化物,且降低了渗氮层的硬度梯度。     

大型轧机拉杆离子氮碳共渗+后氧化复合工艺

针对东南亚沿海地区使用的大型轧钢机拉杆(材料为42CrMo钢)易发生腐蚀磨损的问题,采用单热源脉冲离子渗氮炉对拉杆进行氮碳共渗+后氧化复合处理。通过对模拟试样的预氧化工艺、氮碳共渗工艺及后氧化工艺的研究,得到了满足产品要求的复合处理工艺：350℃×2 h预氧化;550℃×24 h氮碳共渗(炉压为260 Pa, NH₃∶CO₂=20∶1)和520℃×2 h氮氧共渗(炉压为300 Pa, NH₃∶O₂=6∶1),共渗完毕,关闭电源,同时以0.5 L/min向炉内通入空气,直至炉温降到300℃,打开炉盖,待试样冷至150℃左右,迅速在试样表面均匀涂上防锈油。在此复合工艺下,渗层深度达到0.39～0.41 mm,化合物层达到10～12μm,与同工艺无预氧化试样渗层及化合物层厚度相比均增加;经盐雾试验检测,试样在70 h后出现腐蚀斑,和只经氮碳共渗处理无后氧化处理相比,耐蚀性提高。     

空气预氧化与盐浴预氧化对盐浴渗氮催渗效果的对比

以45钢为试验材料,采用空气炉和盐浴炉两种方式进行预氧化,随后进行相同工艺的盐浴渗氮处理。对比分析两种预氧化方式对盐浴渗氮效率和组织性能的影响。利用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站和扫描电镜对样品的显微组织、物相、硬度、耐蚀性和表面形貌进行了测试和分析。预氧化试样表层物相分析发现,盐浴预氧化和空气预氧化处理45钢表面均形成含有Fe_3O_4的氧化膜,但是随着保温时间延长盐浴预氧化处理试样表面氧化膜中的Fe_3O_4含量增速更快、含量更高,且具有更大的比表面积,在随后的渗氮处理中容易被还原。盐浴预氧化(350℃×45 min)后进行盐浴渗氮(560℃×120 min),化合物层厚度达到了20.8μm,显著地提高盐浴渗氮效率,是相同工艺参数空气预氧化后盐浴渗氮所获得化合物层厚的1.6倍。同时能改善渗层组织性能,耐腐蚀性能提高。     

预氧化催渗气体渗氮的研究

研究了预氧化对气体渗氮渗层深度和动力学过程的影响，试验找出了在５４０、５８Ｑ及６２０℃不同温度下渗氮层深度和氧化时间的变化关系．研究发现，短时预氧化对气体渗氮具有强的催渗作用；据此，提出了预氧化一渗氮循环处理工艺，并获得较好效果．     

特殊渗氮

气体渗氮渗速慢、成本高 ,离子渗氮、超声波渗氮设备价格昂贵 ,工艺复杂。为了提高气体渗氮速度 ,使工件表面进行预先氧化和活化 ,然后在ＮＨ3 ＣＯ2 气氛中渗氮 ,提高了渗氮速度 ,且工艺效果稳定。1　工艺确定预氧化渗氮工艺确定如下 :(1)清洗　用高标号汽油清洗零件。(2 )预     

QPQ技术提高65Mn钢耐腐蚀性的最优工艺参数研究

将QPQ技术应用于65Mn钢,利用SEM和盐雾试验箱对QPQ渗层的显微组织和耐腐蚀性进行了分析研究,与未处理试样、发黑试样和盐浴渗氮试样进行对照试验;通过选择典型的氮化温度、氮化时间、氧化温度和氧化时间,设计了一组正交试验,以开始腐蚀时间和腐蚀速度为依据分析了QPQ处理中四种工艺参数对其耐腐蚀性的影响。结果表明:QPQ渗层表面平整,渗层由外到内依次是氧化膜、疏松层、化合物层和扩散层;对照试验中QPQ试样的耐腐蚀性最好,开始腐蚀时间是未处理试样的30倍;QPQ处理获得最高耐腐蚀性的工艺参数为氮化温度600℃,氮化时间1 h,氧化温度410℃,氧化时间40 min,该工艺参数下开始腐蚀时间为45 h,为未处理试样的54倍,腐蚀速度为2.02 g/(m2·h),为未处理试样的16%。     

42CrMo钢离子氮化研究

选用42CrMo钢为实验材料,分别进行普通离子渗氮处理、活性屏离子渗氮处理及预氧化+离子渗氮处理。利用金相显微镜观察离子渗氮层的显微组织;利用XRD分析离子渗氮层中的各种物相;在试验结果的基础上,分析不同的离子渗氮方式及不同的渗氮工艺参数对渗层组织和性能的影响。结果表明:42CrMo钢经离子渗氮处理后由表及里形成明显的白亮层和扩散层;渗层由Fe2-3N和Fe4N组成;离子渗氮后试样的表面硬度得到明显提高;在不同的离子渗氮方式下,渗氮工艺参数对化合物层厚度及扩散层厚度的影响规律存在一定的差异。活性屏对离子渗氮起到一定的促进作用,低温时尤为显著。离子渗氮前进行预氧化处理,可以加速渗氮过程的进行,其中在300℃下预氧化30 min效果最佳。     

预氧化对离子渗氮的影响

通过直接向离子渗氮炉通入空气的方法,首次研究预氧化对42Cr Mo钢离子渗氮的作用。采用金相显微镜、显微硬度计、XRD研究了渗氮层厚度和渗氮层物相。结果表明,预氧化对离子渗氮具有明显的催渗作用,在300℃预氧化30 min后进行离子渗氮(500℃×4 h),化合物层厚度达到15μm,是不经预氧化处理的传统离子渗氮化合物层厚度的2倍以上;有效扩散层厚度达到最大值570μm,明显高于传统离子渗氮的有效扩散层厚度。     

TiAl基合金的辉光离子渗氮试验

研究了TiAl基合金的辉光离子渗氮。渗氮气氛为NH3,渗氮温度分别为850℃、900℃、950℃,渗氮时间分别采用2h到12h不等。结果表明:TiAl基合金经辉光离子渗氮后,在表面形成由氮化物层和过渡层组成的氮化层,氮化层形成速度明显快于高温气体渗氮。采用NH3气氛、900℃×9h工艺参数时,渗层厚度可达12μm,渗层的显微硬度值可达1097HV0.1。     

1Cr11Ni2W2MoV钢的离子渗氮

利用脉冲直流辉光等离子技术,对1Cr11Ni2W2MoV马氏体热强不锈钢进行不同工艺参数的离子渗氮。利用光学显微镜、显微硬度计、XRD对渗氮层的显微组织及硬度进行了分析。结果表明,在所选用的离子渗氮工艺参数下,1Cr11Ni2W2MoV钢渗层只由扩散层组成,渗氮温度≤560℃时,渗层主要由固溶N原子的α相组成,并伴有少量的γ'-Fe4N和CrN析出;随着渗氮温度的升高和渗氮时间的延长,固溶N原子的α相逐渐转变成γ'-Fe4N相,当处理温度达到590℃时,渗层主要由γ'-Fe4N和Cr N组成。离子渗氮后渗层的表面硬度较未渗氮前有显著的提高,在一定范围内,渗层的表面硬度和渗层深度都随着渗氮温度和渗氮时间的增加而增加,渗层硬度梯度分布也随着渗氮时间的延长变得平缓。     

31CrMoV9钢深层渗氮工艺研究

对31CrMoV9钢在500~520℃氮势分段可控渗氮工艺进行了研究。结果表明:31CrMoV9钢在520℃深层渗氮,强渗期高氮势,扩散期低氮势的渗氮工艺,获得深硬化层,渗氮时间较短,表面硬度高,表面脆性Ⅰ级;在500℃~510℃渗氮,强渗8 h,氮势K_n=5.0~6.5,扩散4 h,K_n=1.5~2.5,渗氮后,渗氮层表面硬度800~860 HV,硬化层深度0.19~0.22 mm,表面脆性Ⅰ级;在515~520℃渗氮,强渗8 h,K_n=5.0~6.5,扩散4 h,K_n=1.5~2.5,渗氮后,渗氮层表面硬度710~800 HV,硬化层深度0.24~0.28 mm,表面脆性Ⅰ级。