富铈稀土加入量对离子渗氮催渗效果的影响

以40CrNiMo钢和38CrMoAl钢为研究对象,在保证其它工艺条件不变的情况下,通过添加不同量的富铈稀土,分析了渗氮层深度、硬度及微观组织,揭示稀土含量与离子渗氮催渗效果的对应关系。结果表明:富铈稀土对40CrNiMo钢和38CrMoAl钢的催渗效果与稀土放入量成抛物线关系:催渗效果随着富铈稀土加入量的增加先提高而后降低;并且适量富铈稀土的加入,可有效降低40CrNiMo和38CrMoAl钢渗氮层中白亮层的厚度及脉状渗氮物的数量。     

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。     

42CrMo钢的钛催渗等离子渗氮工艺

研究了不同渗氮时间下钛元素对42CrMo钢常规离子渗氮工艺的作用效果,表征分析了不同渗氮工艺下试样表面的渗层组织及性能。结果表明,钛催渗离子渗氮试样的表面硬度和渗层深度均明显高于常规离子渗氮。在535℃×3 h的工艺条件下,钛催渗离子渗氮试样渗层的表面硬度达到887.4 HV0.2,渗氮层厚度约为400μm。钛元素的加入促进了氮元素的渗透和扩散,在试样表面生成高硬度化合物TiN。相较于相同保温时间下的常规离子渗氮,钛催渗离子渗氮试样表面硬度提高了60 HV0.2,渗层厚度增加了80μm,渗氮效率提升了约25%。与常规离子渗氮相比,钛催渗离子渗氮工艺具有显著优势,不仅有利于改善渗层组织性能,增强渗氮效果,还提高了渗氮效率,使渗氮周期明显缩短。     

稀土在离子渗氮中的氧化对催渗效果的影响

利用Ｘ射线衍射仪和扫描电镜研究了稀土催渗离子渗氮过程中,稀土与氧之间的作用对催渗效果的影响。结果表明：用新稀土块进行催渗时,稀土易与渗氮气氛中的氧结合,使气氛中的大部分氧被清除,大大削弱了氧对不参氮的阻碍作用,提高了渗速,稀土遥这种除氧作用是稀土催离子渗氮的又一重要原因,用过的旧稀土块催渗效果差,原因是在其表面形成了一怪厚的氧化物,使稀土的催渗作用不能充分发挥,若将这层氧化物剥去后再使用,稀土的催     

稀土对N80油管离子渗氮的影响

通过稀土催渗离子渗氮与常规离子渗氮的对比,研究了稀土对N80油管离子渗氮工艺及渗氮N80油管性能的影响。通过对试样渗氮层进行组织分析、硬度分析和耐磨耐蚀性分析等,确定了稀土的加入可缩短离子渗氮的时间,提高渗氮层的厚度,增加渗氮层的显微硬度,有效提高试样的耐磨性和耐腐蚀性。     

2Cr13不锈钢的稀土催渗循环离子渗氮工艺研究

对2Cr13不锈钢进行稀土催渗循环离子渗氮试验,并和常规离子渗氮进行对比研究.利用光学显微镜、显微硬度计、XRD、磨损机、扫描电镜及能谱仪对渗氮层进行分析.结果表明:稀土催渗循环离子渗氮工艺不仅能加快渗氮速度,提高耐磨性;而且可以使渗氮层的表面硬度提高、显微硬度梯度变得平缓,同时渗氮效果随循环次数增加而愈好.另外,还能优化2Cr13不锈钢渗氮层的相组成.扫描电镜结合能谱分析得知:添加到渗氮气氛中的纯稀土La存在于渗层中.既验证La的催渗效果,又说明La起到一定的微合金化作用.     

35钢稀土快速盐浴渗氮技术及动力学分析

以35钢为材料,通过在盐浴中添加一定量稀土La进行快速稀土盐浴渗氮。利用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计对渗层的显微组织、渗层厚度和硬度进行了测试和分析。研究结果表明:稀土La对盐浴渗氮具有显著的催渗效果,并且当稀土La添加量为5%时化合物层达到最厚。同时稀土盐浴渗氮可大幅度提高35钢表面硬度,经过848 K×2 h、5%稀土La盐浴渗氮处理后35钢次表面硬度最高达到835 HV0.01。稀土La盐浴渗氮中氮的扩散激活能可以从常规盐浴渗氮的270 k J·mol-1降低到134 k J·mol-1,表明稀土La对盐浴渗氮具有明显的催渗作用。同时对稀土La快速盐浴渗氮的机理进行了分析。     

XD超级渗氮催渗剂的应用(续)

<正>4.1.3快速渗氮40h和80h的结果在浙江的一家生产注塑机螺杆的工厂的一台大型井式气体渗氮炉上,安装有XD超级渗氮催渗剂系统。在装入注塑机螺杆零件时,同时也装入有42CrM o钢的渗氮试样。渗氮炉规格:Φ1000 mm×6000 mm;渗氮炉功率:180 kW/h;渗氮材料:38CrMoAl、42CrMo钢试样。     

氧化层对渗氮动力学的影响

以纯铁为对象,采用增重测量、X射线衍射分析和扫描电镜显微分析方法就充分预氧化对渗氮的作用进行研究。结果表明,渗氮初期,预氧化纯铁表面发生Fe3O4氧化层向ε-Fe3N相的转化;氮原子极易穿过Fe3O4氧化层渗入基体,并在氧化层之下的铁基体形成γ’氮化物;γ＇氮化物呈指状延伸生长,使得纯铁渗氮时的化合物层平直界面失稳。渗氮后,与未预氧化试样相比,扣除氧化层本身氮化带来的贡献,预氧化试样的催渗增重达45％,证实较厚的Fe3O4氧化层不仅不会阻碍渗氮,反而具有明显的催渗作用,并提出了两种可能的催渗机理。     

稀土催渗离子渗氮机理的研究

用透射电镜研究了稀土催渗离子渗氮层的微观结构。结果表明,稀土催渗可使γ相晶粒细化,晶界面缺陷增加;稀土的加入,增加了离子轰击效应,可使γ相内空位、位错环和堆垛层错等晶体缺陷的数量增加,可在表面０．０８ｍｍ厚度的扩散层铁素体内产生高密度位错。大量晶体缺陷的产生是稀土加速离子渗氮过程中氮扩散的主要原因。     

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。     

喷丸对H13钢等离子渗氮处理的影响

对经1020℃淬火560℃、610℃和560℃三次回火后的H13钢进行喷丸处理,将喷丸处理后的试样在550℃下等离子渗氮1h.采用光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度仪和X射线衍射仪观察和分析,对比了喷丸和未喷丸试样亚表层的显微结构,等离子渗氮后的渗层深度、截面硬度及表面物相组成.结果表明,在550℃渗氮1h的情况下,喷丸的催渗效果十分明显,喷丸后渗氮层深度从30.4μm增至51.4μm,喷丸形成的高密度胞状位错对催渗起了决定性的作用.喷丸试样的渗氮层与未喷丸试样相比,表面物相的含量不同,表面硬度较高,渗层的硬度梯度稍平缓一些.     

钛催渗低温离子渗氮对304不锈钢组织性能的影响

目的 在保障304奥氏体不锈钢良好耐蚀性前提下,研发显著改善表层硬度及耐磨性的低温高效离子渗氮技术。方法 低温离子渗氮时,在试样周围均匀放置微量海绵钛,研发304奥氏体不锈钢创新钛催渗低温离子渗氮技术。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损测试仪,以及电化学工作站等设备分别对试样截面显微组织、物相及成分、截面显微硬度、渗层耐磨性能、耐蚀性能等渗层组织性能进行测试与分析。结果 304奥氏体不锈钢在420 ℃/4 h钛催渗离子渗氮处理后,不仅保持了良好耐蚀性,且渗层耐蚀性比常规低温离子渗氮略有提升,同时,表面硬度与耐磨性大幅提高,表面硬度由常规离子渗氮的978HV0.025提升至1350HV0.025。磨损率由20.9 μg/(N.m)降低至7.4 μg/(N.m),下降了约2/3。特别有价值的是,钛催渗低温离子渗氮效率比传统离子渗氮显著提升,渗氮层厚度由常规离子渗氮的11.37 μm增厚到48.32 μm,即渗氮效率提高到常规离子渗氮的4倍以上。结论 本研究研发的钛催渗低温离子渗氮技术在保障304奥氏体不锈钢优良耐蚀性的同时,能够大幅度提升不锈钢表面硬度及耐磨性能,且具有显著的催渗效果。     

38CrMoAl钢喷丸预处理与稀土催渗等离子多元共渗复合工艺研究

目的探索38CrMoAl喷丸预处理与稀土离子多元共渗复合强化新工艺的效果及其机理。方法通过设计正交实验筛选出最优处理工艺,在最优工艺参数条件下进行对比试验,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,利用SEM和能谱分析研究每组试样渗氮层的性能及产生原因。结果 38CrMoAl钢喷丸预处理与稀土催渗离子多元共渗的最优工艺参数为:渗氮温度540℃,氨气流量2.0 L/min,保温时间9 h。38CrMoAl钢试样的最大硬度为1221HV,渗层厚度为355μm。38CrMoAl钢试样的金相显微组织分析表明,喷丸预处理、稀土催渗对等离子多元共渗有促进作用,两者复合工艺的多元共渗作用效果大于单一稀土催渗和等离子多元共渗工艺。38CrMoAl钢试样渗层的能谱检测结果显示,复合处理工艺与单一处理工艺相比,在同一深度渗入的氮、碳、氧元素含量以及渗层深度均有明显提高。结论喷丸预处理与稀土催渗离子多元共渗工艺优于普通多元共渗和稀土多元共渗,喷丸和稀土的复合处理可以显著增强渗层厚度和渗入元素含量,有利于材料表面性能的提升。     

装炉方式对40CrNiMo钢离子渗氮表面粗糙度的影响

将初始组织状态相同、表面粗糙度R_a为0. 1μm的40CrNiMo试样,分别放置在距阳极不同距离的碳钢圆筒内外进行离子渗氮。随后利用光学显微镜、显微硬度计和三维表面形貌测量系统测定渗氮后各试样的表面硬度、渗层深度、显微组织及表面粗糙度。结果发现:各试样的表面硬度和渗层深度无明显差别,渗氮层显微组织也无明显区别。但渗氮后各试样表面粗糙度却有较明显的差别:当试样放置在圆筒外,距离阳极越远表面粗糙度越高;距阳极距离相同时,置于碳钢圆筒中的试样的表面粗糙度比置于筒外的试样小的多。渗氮层表面粗糙度的降低有利于降低零件的缺口敏感性,提高零件的疲劳性能。     

Cr12钢的稀土诱导离子渗氮工艺

对Cr12钢进行了稀土诱导离子溅射渗氮试验,利用显微硬度计测量了试样表面渗氮层的硬度与层深,结合XRD衍射仪分析了复合渗氮层的相组成,最后用摩擦试验机检测试样表面的摩擦磨损特性。结果表明,稀土能够影响Cr12钢离子溅射渗氮效果,且其效果随两者距离的增加而急剧下降。当稀土与Cr12钢试样距离小于25 mm时,试样表面硬度相对普通离子渗氮工艺明显减小,表面摩擦因数及磨损率略差,但其渗氮层深度却明显增加;当两者距离超过25 mm时,稀土诱导效果明显减弱,试样表面的硬度及摩擦因数与普通离子渗氮工艺基本相同,但磨损率明显增大。分析表明,稀土元素能增大试样表面氮离子的吸附能力且为其渗入提供路径优势,当两者距离过大时稀土离子吸附性减弱,诱导效果消失,同时也使试样表面产生晶格缺陷,降低了其表面抗磨损的能力。     

稀土在35CrMoRE钢离子渗氮中的催渗作用

对３５ＣｒＭｏ、３５ＣｒＭｏＲＥ钢进行离子渗氮、发现稀土钢渗氮层硬度提高,层深加厚,稀土元素具有明显的催渗作用,应用稀土钢可以较好地达到深层,快速离子渗氮的目的。本文还探讨了稀土元素对离子渗氮过程的催渗作用,提出了气团－通道模型。     

混合稀土对38CrMoAlA钢气体渗氮的影响

为了克服普通渗氮速度慢、周期长、渗氮层薄且脆性较大的缺点,研究了La、Ce、Pr、Nd混合稀土对38CrMoAlA钢的气体渗氮行为的影响,并对钢渗氮处理过程中的稀土催渗机理进行了探讨.研究发现:稀土能明显提高38CrMoAlA钢表面及近表面的硬度,而且稀土的作用在高温渗氮条件下比在低温渗氮条件下更明显,分析认为这是由于在稀土周围形成了氮原子气团造成的;但稀土的加入略减小了渗层厚度,这是由以稀土原子为中心的间隙原子气团的"土坝效应"造成的.     

Cu-Al-Y合金稀土催渗渗铝及内氧化研究

提出了利用稀土化合物CeCl3对Cu-Al-Y合金进行催渗渗铝,研究了工艺参数对渗层厚度和质量的影响;采用工业N2中的余氧作为内氧化介质对Cu-Al-Y合金渗铝后的试样进行内氧化,研究了内氧化层的显微硬度及显微组织.研究结果表明稀土化合物CeCl3对Cu-Al-Y合金渗铝过程具有明显的催渗效果,在同等工艺条件下渗层厚度较高;内氧化后,采用稀土化合物CeCl3催渗的Cu-Al-Y试样硬度高于未采用稀土化合物CeCl3催渗的Cu-Al-Y试样.     

稀土含量对38CrMoAl钢渗氮层性能的影响

为了克服38CrMoAl钢渗氮速度慢,渗层脆性大,稀土添加到渗氮气氛中只能作用于工件表面等缺点,研究了38CrMoAl钢中不同稀土添加量对渗氮层性能的影响,并初步分析了其影响机制。研究结果表明：稀土对38CrMoAl钢渗氮具有明显的催渗作用,且能提高渗层性能。原因是稀土加入钢中后,引起周围铁原子的点阵畸变,有利于氮原子的吸附和扩散,且稀土易与渗氮气氛中的氧结合,削弱了氧对渗氮的阻碍作用;同时稀土的晶粒细化、固溶体强化、微合金化也是其改善渗层性能的重要原因。