丙烷浓度对45钢离子碳氮共渗的影响

首次以丙烷作为供碳剂对45钢进行离子碳氮共渗。利用金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究了丙烷浓度对试样截面形貌、物相组成和表面硬度的影响。结果表明:随丙烷浓度的增加,化合物层厚度和表面硬度均呈现先增大后减小的趋势。当丙烷浓度为1.5%时,510℃离子碳氮共渗4h后,化合物层厚度和表面硬度分别达到最大值40μm和779HV0.05,同时得到以ε相为主,并伴有极少量渗碳体的最优物相组成。当丙烷浓度超过1.5%时,化合物层厚度和表面硬度均下降,这是由于渗碳体相含量随丙烷的增加而增加,并当丙烷浓度为2.5%时渗碳体成为主要物相,从而阻碍了C、N原子向基体内的进一步扩渗。     

42CrMo钢的空气离子后氧化

采用普通空气对离子渗氮的42CrMo钢进行离子后氧化处理。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、电化学性能分析测试仪对复合渗层的显微组织、厚度、物相、表面形貌及耐蚀性进行了测试和分析。研究结果表明,普通空气可用作42CrMo钢离子后氧化处理的气源;通过离子后氧化处理,在经离子渗氮的42CrMo钢氮化层上形成一层厚度为1~2μm、由Fe2O3和Fe3O4组成的氧化层;随氧化时间延长或温度增高,氮化层化合物相分解,化合物层厚度逐渐减小,后氧化时间和温度对氧化层的Fe2O3和Fe3O4比例起决定作用。同时,离子后氧化能显著改善渗氮42CrMo钢的耐蚀性,其中工艺参数为400℃、氧化60 min获得最佳耐蚀性。     

离子后氧化对42CrMo钢渗氮组织与耐蚀性的影响及机理分析

采用普通空气对42CrMo钢离子渗氮样进行了离子后氧化处理。采用金相、扫描电镜、X射线衍射仪、电化学性能分析测试仪对复合渗层的显微组织、渗层厚度、物相、耐蚀性及电化学试验后试样表面进行了测试和分析。研究结果表明,对42CrMo钢离子渗氮样进行空气后氧化处理可在氮化层表面形成一层1~2μm厚、由Fe3O4和Fe2O3组成的氧化层,且两种氧化物比值由后氧化工艺参数决定,400℃、60min后氧化时生成的氧化层Fe3O4含量最大,电化学实验后的试样表面没有出现点蚀现象,由此获得最佳耐蚀性。高含量Fe3O4基于该条件下生成Fe3O4的化学反应的吉布斯自由能较小。结果还发现随后氧化时间延长或温度升高,离子氮化层厚度逐渐减薄。     

42CrMo钢离子渗氮+后氧化复合处理研究

在脉冲等离子渗氮炉中42CrMo钢进行离子渗氮和后氧化复合处理,离子氧化介质为普通空气。采用金相显微镜、X射线衍射仪、电化学性能分析测试仪对复合渗层的显微组织、物相及耐腐蚀性进行了测试和分析。研究结果表明,复合渗层硬度较单一离子渗氮得到的有不同程度的提高,最大硬度达到760 HV0.05;42CrMo钢离子渗氮后进行氧化处理可在氮化层上形成一层1~2μm厚的氧化层,该氧化层由Fe2O3和Fe3O4组成;后氧化显著提高42CrMo钢的耐蚀性,其中400℃×60 min后氧化获得最佳耐蚀性。     

45钢离子氮碳氧三元共渗与QPQ处理对比研究EI北大核心CSCD

盐浴复合(QPQ)技术为公认的能同时提高金属材料耐腐蚀性和耐磨性的表面改性技术,但其推广使用受到环保制约。为开发绿色高效表面改性技术,探索了离子氮碳氧三元共渗(PNCO)技术,并与QPQ技术改性效果进行了对比研究。选择45钢为原材料,分别采用PNCO技术和QPQ技术进行表面改性。利用光学显微镜及扫描电子显微镜、XRD、显微硬度计、摩擦磨损试验机、浸泡腐蚀实验对两种表面处理试样的截面显微组织、物相、表面及截面硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行测试和分析。结果表明,在510℃×4 h工艺条件下,PNCO处理获得的化合物层厚度为20.14μm,有效硬化层厚度为59μm,截面最高硬度为760HV_(0.05),磨损率为1.39×10^(-3)g·N^(-1)·m^(-1),腐蚀失重率为0.39%。XRD结果分析表明,PNCO处理后渗层形成了Fe_(x)N化合物和以Fe_(3)O_(4)为主的氧化物相。PNCO和QPQ对比研究发现,两者表层硬度、耐磨性及耐腐蚀性均相近。本研究为绿色高效表面改性技术提供了可行的研究方向。