渗氮时间对38CrMoAl钢液相等离子体渗氮层组织及性能影响

应用液相等离子体电解渗氮技术,在氨水电解液体系下,探究渗氮时间对38CrMoAl钢液相等离子体渗氮组织与性能影响。采用OM、SEM、XRD对渗氮层的微观组织结构、相组成进行了观察和分析,采用Parstat2273电化学工作站测试了渗层的耐蚀性能,并对渗层显微硬度和耐磨性进行了测试。结果表明:随着渗氮时间的延长,渗氮层中白亮层呈先增加后降低的趋势,扩散层不断增加;试样表面"火山凸起"微区落差和层絮状结构逐渐增大,孔洞分布均匀度降低且孔径逐渐增大,表面粗糙度明显提高;渗氮层最大硬度值逐渐增大,耐磨性能较之未处理试样有显著提升,最大磨损失重量随着处理时间延长而降低;经2、5、10min液相等离子体电解渗氮处理的试样表现出的耐蚀性要高于未经处理试样,其中t=10 min时,耐蚀性最好;经15 min液相等离子体电解渗氮处理的试样表现出的耐蚀性要低于未经处理试样。     

单相流条件下90°水平弯管冲刷腐蚀行为研究

通过自行设计的管流式实验装置,采用失重测量、表面分析等方法,研究了单相流条件下90°水平弯管不同部位的冲刷腐蚀行为。结果表明:单相流条件下,90°水平弯管不同部位的冲刷腐蚀速率主要集中在2.11~3.29 mm/a,弯管的内侧及出口处的外侧冲刷腐蚀比较严重。流动条件下的冲刷腐蚀速率远远大于静止条件下的纯腐蚀速率,机械冲刷对腐蚀过程起到促进作用,介质流动是引起冲刷腐蚀速率大大增加的主要原因。试样表面存在面积较大的冲刷腐蚀坑点和沟槽,沟槽具有明显的方向性,沟槽的方向与局部流体流动的方向一致。     

低温氮化对1Cr11不锈钢耐双相流冲刷腐蚀性能的影响

为研究低温盐浴氮化提升马氏体钢耐冲刷腐蚀的机理,在410、430和450℃不同温度下对1Cr11不锈钢盐浴氮化8h。通过光学显微镜,X射线衍射分析仪(XRD),显微硬度仪对渗氮层的渗氮层厚度、显微组织及显微硬度进行研究,通过电化学工作站循环伏安法和双相流冲刷腐蚀模拟试验研究不锈钢耐蚀性。结果表明,渗氮层包括化合物层和扩散层,化合物层主要由N的过饱和固溶体αN和含氮化合物ε-Fe2-3N组成。渗氮层显微硬度约为基体硬度3倍;循环伏安法表明渗氮层和基体在NaCl溶液中均发生钝化,但渗氮层表面钝化膜在溶解后具有自我修复能力,抗点蚀能力好。经过120h的冲刷腐蚀模拟试验,氮化样品质量损失速率远低于未处理试样的质量损失速率,氮化可以有效提升试样的耐冲蚀性能。     

离子渗氮38CrMoAl钢的腐蚀冲刷磨损行为

研究了３８ＣｒＭｏＡｌ钢调质与离子渗氮试样在海水和砂粒（尺寸１００～１０００μｍ）以不同速度（１４,２４,３６,５和７ｍ／ｓ）冲击作用的腐蚀冲刷磨损行为。研究结果表明,调质试样的平均磨损速率随冲刷速度的增加发生明显变化,腐蚀冲刷磨损严重;离子渗氮试样的平均磨损速率随冲刷速度变化很小,腐蚀冲刷磨损轻微。这表明坚硬的氮化物具有优良的抗腐蚀冲刷磨损能力     

气体渗氮NAK80钢盐雾腐蚀性能

对沉淀硬化型塑料模具钢NAK80进行了气体渗氮处理,利用XRD衍射仪、扫描电镜和显微硬度计分析了渗氮温度和渗氮时间对材料的物相组成、渗氮深度和显微硬度的影响,并对原材料和渗氮后的试样进行了盐雾腐蚀试验。研究表明,渗氮形成的扩散层由ε-Fe2-3N相与γ′-Fe4N相组成,随渗氮温度的升高,白亮层和渗氮层的厚度均持续增大;渗氮扩散层硬度最大值出现在530℃渗氮24 h的条件下,其硬度提高到原材料的1.8倍,开始腐蚀时间延长到原材料的10.7倍。     

表面机械研磨对304不锈钢渗氮组织性能的影响

对304不锈钢表面进行表面机械研磨处理(SMAT),再进行不同温度下的低温等离子渗氮。利用光学显微镜、XRD、SEM和EDS,分析渗氮层的物相、显微组织和元素;采用显微硬度计检测渗氮后硬度的变化;采用电化学工作站测试渗氮后试样的腐蚀性能。结果表明,经过1800 s的表面机械研磨处理,材料的渗氮组织性能达到最好,样品表面生成一层晶粒细化层,可以明显促进304不锈钢的低温渗氮。1800 s的表面机械研磨处理后,在350℃下进行渗氮,可以获得一层厚度约3μm的渗氮层,其硬度高达925 HV0.05。和未处理的试样对比,自腐蚀电位升高了0.2 V,自腐蚀电流降低了4.22×10-4A·cm-2。     

离子渗氮38CrMoAl钢的腐蚀冲刷磨损行为

研究了３８ＣｒＭｏＡｌ钢调质与离子渗氮试样在海水和砂粒以不同速度（１．４，２．４，３．６，５和７ｍ／ｓ）冲击作用的腐蚀冲刷磨损行为。研究结果表明，调质试样的平均磨损速率随冲刷速度的增加发生明显变化，腐蚀冲刷磨损严重；离子渗氮试样的平均磨损速率随冲刷速度变化很小，腐蚀冲磨损轻微。这表明坚硬的氮化物具有优良的抗腐蚀磨损能力。     

SKD11钢的气体热渗铬工艺和性能

采用热反应扩散沉积法(TRD)对有无预渗氮处理的SKD11钢试样分别以950、900、850、800和750℃进行气体热渗铬。利用SEM和EDS测量铬原子扩散深度;根据经典动力学理论计算活化能及扩散系数;利用XRD分析相结构;再进行维氏硬度测量和耐磨实验。结果表明,经渗氮前处理的渗铬试样在各温度下铬原子扩散深度比未经渗氮均有增加,有预渗氮渗铬层最深达到20μm,未经渗氮渗铬层只有13μm,其活化能分别为106.09和147.47 k J/mol,表面硬度分别为1610及1760 HV。在各实验温度下,经渗氮预处理渗铬试样的耐磨性均比未经渗氮试样好,渗铬温度高于850℃耐磨性优于基材,低于850℃硬度虽然高于基材,但耐磨性不及基材。在较高温度(950和900℃)渗铬时,有渗氮预处理试样的渗铬层结构为Cr2C和Cr2N相,无渗氮预处理为Cr2C相;在较低温度(800和750℃)渗铬时,有渗氮预处理试样的渗铬层结构为Cr7C3和Cr N相,无渗氮预处理为Cr7C3相。     

离子渗氮对304不锈钢组织和性能的影响

为了提高旋振筛机在筛分锂能电池的正、负极材料时的使用寿命和物料的纯洁度,研究了304不锈钢试块在520 ℃下离子渗氮时间对其组织、硬度和耐蚀性能的影响。利用维氏显微硬度计和光学显微镜对渗氮层进行了硬度和深度测试,用球盘式旋转摩擦磨损试验机对渗氮层进行了摩擦磨损性能测试,用电化学工作站进行了耐蚀性能测试,并用X射线衍射仪对试样渗层进行了物相分析。结果表明,相比未经渗氮处理,304不锈钢试块经过渗氮处理后,渗层30 μm深度处的硬度提高了5~6倍,渗层相对耐磨性为未经处理的24.5倍;尽管耐盐蚀性能降低,但其耐碱蚀性能提高。考虑到锂能电池的正极材料偏碱性和负极材料中性特点,旋振筛机上的304不锈钢网架和筛框经过离子渗氮处理后既可以大大提高旋振筛机的使用寿命,还能提高所筛分物料的纯洁度。     

QPQ处理的N80油田钢管的抗腐蚀性能

通过对N80石油管用钢的未处理试样、盐浴渗氮试样和QPQ处理试样进行过氧化氢溶液浸泡试验、含CO2蒸馏水和油田模拟水溶液的高压釜腐蚀试验比较,探讨了QPQ技术在石油管道防腐中应用的可能性.结果发现在由吸氧动力学所控制的含氧溶液中,QPQ处理的试样抗蚀性最好;在析氢动力学所控制的无氧溶液中,QPQ处理的试样腐蚀速率远低于未处理试样,和渗氮试样的腐蚀速率基本一致.综合考虑,QPQ处理试样在油田环境中的使用效果大大好于渗氮试样和未处理试样.     

6063铝合金真空氮化膜抗盐雾腐蚀性能研究

采用真空渗氮法对6063铝合金进行氮化处理,并对原样和氮化样进行铜加速盐雾腐蚀。采用腐蚀质量损失和最大腐蚀坑深来分析实验组与对照组试样在盐雾环境中的腐蚀情况,并结合扫描电镜(SEM)和电化学极化曲线法对6063铝合金的腐蚀行为进行研究。结果表明:真空氮化提高了6063铝合金的抗腐蚀性,并且在本试验条件下,500和540℃氮化的样品具有最优的综合耐蚀性。     

脉冲渗氮温度对38CrMoAlA钢渗氮层耐蚀性的影响

采用真空脉冲渗氮的方法对38CrMoAlA钢进行渗氮处理,通过光学显微镜、盐雾腐蚀以及电化学测试对渗氮层的腐蚀性能进行了研究。结果表明,540 ℃真空脉冲渗氮后,38CrMoAlA钢耐盐雾腐蚀性能最佳,渗氮层表面形貌为均匀致密的白亮层,渗氮层与基体结合紧密,在盐雾腐蚀72 h后试样表面基本保持完好,其腐蚀速率为未渗氮试样的22.6%,自腐蚀电流从基体的102.774 µA·cm^-2降低到4.893 µA·cm^-2,明显提高了渗氮层的耐腐蚀性能。     

预渗氮处理对20CrMnTi钢真空渗碳层耐蚀性能的影响

在真空渗碳前预先对20CrMnTi钢进行真空渗氮处理,采用OM、SEM和XRD研究了预渗氮处理对渗碳层显微组织及腐蚀形貌的影响,通过电化学测试和浸泡腐蚀质量损失来评价其耐蚀性能。结果表明,经过预渗氮处理的渗碳试样的渗层马氏体更加细小并且有大量渗碳体析出,耐腐蚀性明显提高,自腐蚀电流密度从1.3608×10^-5 mA·cm^-2下降到2.9817×10^-6 mA·cm^-2,自腐蚀电位由-0.7741 V提高到了-0.6672 V,其腐蚀速率和发生腐蚀的倾向大大降低,并且由质量损失得出的腐蚀速率仅为渗碳试样的一半。这主要是由于预渗氮+渗碳处理试样渗层细小的马氏体组织和渗碳体在腐蚀时会阻碍孔蚀的扩展从而降低腐蚀速率,并且渗层的氮原子会与溶液发生化学反应生成NH⁺₄及NO^-₂或NO^-₃,降低Cl^-对材料的腐蚀作用。     

冲刷腐蚀的研究现状

综述了金属材料在流体冲刷条件下的腐蚀研究现状、不同环境因素和材料性质对冲刷腐蚀机理的影响规律。冲刷腐蚀主要由冲刷磨损和电化学腐蚀组成,对总腐蚀速率的贡献与各种环境因素有关。材料冲刷腐蚀防护主要可从金属材料元素含量、热处理制度和表面处理3个方面入手。同时,探讨了冲刷腐蚀研究的未来发展趋势。     

Al液对TiAl合金表面渗氮层腐蚀机理研究

对TiAl基合金高温渗氮层的微观组织、显微硬度、腐蚀层进行了研究.结果表明:经高温渗氮处理后,渗氮层显微硬度明显提高,TiAl基合金的渗氮层结构由氮化物层与过渡层组成,通过对铝液腐蚀TiAl基合金渗氮处理试样表面微观结构分析,渗氮处理有利于提高TiAl基合金表面的耐蚀性能,并分析了腐蚀机理.     

3Cr2W8V模具钢激光熔凝＋渗氮复合处理的组织与耐磨性研究

采用横流CO2激光器对3Cr2W8V热作模具钢表面进行激光熔凝处理,然后对激光处理后的试样进行QPQ盐浴渗氮复合处理.用电子显微镜观察了复合处理后3Cr2W8V钢试样的金相组织,并通过划痕硬度试验和磨损试验测试了QPQ盐浴渗氮试样和经激光熔凝处理再进行QPQ盐浴渗氮试样的硬度和耐磨性.结果表明,经过激光熔凝处理的试样具有更好的渗氮效果,在渗氮时间相同的条件下,经激光熔凝处理冉进行QPQ盐浴渗氮复合处理的试样渗氮层更深,划痕硬度和耐磨性较未采用激光处理直接渗氮的试样都有较大幅度地提高,其中划痕硬度平均提高了15.6%,耐磨性平均提高了47.9%.预先激光熔凝再盐浴渗氮的复合处理工艺町以较大幅度地提高工件表面的耐磨性.     

放置角度对低碳微合金钢腐蚀行为的影响

研究了3种放置角度的低碳微合金钢在CO2腐蚀、盐雾腐蚀、海水腐蚀等3种腐蚀体系中的腐蚀行为。利用SEM、XRD对不同腐蚀环境中3种放置角度下形成的腐蚀产物膜的表面形貌、截面形貌以及物相结构进行了分析。结果表明,放置角度对低碳微合金钢在3种腐蚀体系中的腐蚀行为有显著影响,在CO2腐蚀体系中,90°放置试样腐蚀速率最大,180°放置试样腐蚀速率最小;在盐雾腐蚀体系中,0°放置试样腐蚀速率最大,180°放置试样腐蚀速率最小;在海水腐蚀体系中,0°和90°放置试样腐蚀速率相差不大,但明显大于180°放置试样的。不同放置角度的低碳微合金钢在同种腐蚀体系中产生的腐蚀产物膜的物相没有显著差别。     

不同表面处理的H13钢耐铝液腐蚀的对比分析

H13钢试样经真空热处理后,分别对其进行渗氮和碳氮硫共渗处理,然后浸入700 ℃高温熔融铝液中进行腐蚀试验,并对腐蚀前后试样的截面组织形貌、质量损失及相成分进行了详细分析。结果表明:渗氮试样与碳氮硫共渗试样的渗层界面结合方式相似,渗层光滑致密,与基体分界较为平整。碳氮硫共渗试样的表面化合物区存在Fe₃N、Fe₂N、FeS、Fe₃C相,其中FeS相是典型的密排六方晶体结构,且硬度较高;渗氮试样表面化合物区存在Fe₃N、Fe₂N相,渗层的表面硬度高于碳氮硫共渗试样。在相同的腐蚀条件下,真空热处理试样的质量损失为7.5 g,质量损失率为21.1%,渗氮试样的质量损失为4.1 g,质量损失率为11.2%,碳氮硫共渗试样的质量损失为0.8 g,质量损失率为2.2%。试样中的铁铝化合物呈锯齿状嵌入基体,厚度分别为184.75、88.56和35.88 μm;经铝液腐蚀后的主要化合物均为Fe₂Al₅,其中碳氮硫共渗试样由于S、C的加入,可与H13钢基体形成FeS和Fe₃C,表现出最佳的耐高温铝液腐蚀性能。     

38CrMoAlA钢稀土催渗真空氮化膜的耐蚀性能研究

采用稀土催渗剂(LaCl3)对38CrMoAlA钢进行真空氮化处理。对其渗氮层组织进行了金相观察及显微硬度测试,采用极化曲线对氮化前后试样的腐蚀行为进行了分析研究,同时利用盐雾腐蚀试验对真空氮化处理前后的试样进行加速腐蚀,用腐蚀增重对比分析实验组与对照组试样在盐雾环境中的腐蚀情况。结果表明:催渗剂(LaCl3)为0.15 g的真空渗氮试样,白亮层致密性较好,渗层深度达0.33 mm,具有最高的硬度值950 HV及平缓的硬度梯度,腐蚀速率最小,耐蚀性能最佳。     

无氢离子渗氮Ti6Al4V合金摩擦学性能的研究

以纯氮气为气源,在Ti6Al4V合金表面进行离子渗氮而形成渗氮层。对渗氮层的显微组织、相结构及显微硬度等进行了分析,并用MMW-1A摩擦磨损试验机对渗氮层的摩擦学性能进行了研究。结果表明:在纯氮气、850℃的渗氮条件下,渗氮层主要由化合物Ti N、Ti2N和α-Ti等相组成;渗氮层的硬度较基体材料有较大提高;在滑动摩擦磨损试验中,渗氮层虽无减摩效果,但其耐磨性较基材大幅提高;未渗氮处理试样的磨损机理是磨粒磨损和局部的粘着磨损,渗氮后试样的磨损机理是磨粒磨损和局部的疲劳剥落。