离子碳氮共渗技术的研究与应用

离子碳氮共渗具有渗速快,渗层及表面质量好,变形小及节能的优点。850—870℃离子碳氮共渗后直接淬火,更适合于精密零件的热处理。实践证明这是具有推广价值的新工艺。     

氮在离子氮碳共渗中的作用

研究了在离子氮碳共渗过程中氮对化合物层厚度的影响,同时对化合物层的微观组织结构和显微硬度进行了分析.结果表明:在离子氮碳共渗过程中,气氛中低氮势不利于ε相的生成,且渗层的显微硬度较低;高氮势有利于ε相的生成,同时提高了渗层的显微硬度;当氮势超过60%后对化合物层厚度影响不大.     

离子硫氮碳共渗层硫化物组织分析及形成机理探讨

研究了离子硫氮共碳共渗层硫化物组织形貌特点与相结构，探讨了其形成机理，结果表明：共渗层硫化物组织形态与相结构随处理气氛硫热变化而变化。在气氛硫势不太高时，硫化支为以硫化物颗粒组成的疏松多层层状结构，内层硫化物为Ｆｅ７Ｓ８，外层为Ｆｄ１－ｘＳ，由内向外，颗粒变大。     

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。     

DC53钢的离子氮碳共渗工艺及稀土催渗研究

为了探究DC53钢的优化氮碳共渗工艺,对DC53钢在530℃不同共渗时间、NH3/CO2不同气氛比值、不同炉内气压情况下的离子氮碳共渗效果进行了研究.运用OM、XRD、SEM、EDS、显微硬度、摩擦磨损实验,对材料的显微组织、显微硬度和耐磨性进行了分析.研究表明:对于冷作模具钢DC53,10 h、NH3/CO2为15∶1、炉内气压为800～1000 Pa时,氮碳共渗效果最好;随着稀土镧(La)的加入,渗层变厚且渗层与基体更致密,表层到心部的硬度梯度更小,氮碳共渗效果更佳.     

表面纳米化38CrMoAl钢的低温离子氮碳共渗

采用表面机械研磨处理（SMAT）技术实现了38CrMoAl钢的表面纳米化,并对表面纳米化后的样品进行了490℃离子氮碳共渗。采用扫描电镜、X-衍射、透射电镜、显微硬度仪等分析和测试手段,对处理后的样品进行观察分析及性能测试。结果表明：经SMAT处理的样品实现了低温离子氮碳共渗,渗层中渗入较多的氮、碳原子,并析出大量细小的高硬度化合物,获得了较好的硬度分布。     

钢的稀土氮碳共渗技术研究进展

稀土元素对氮碳共渗渗层的硬度、耐磨性等性能的提高起到了积极的作用,稀土在氮碳共渗中的作用及相关机理有待进一步研究。通过参考现有国内外报道的试验及机理研究,对钢的稀土氮碳共渗的发展过程、类型及稀土的加入方式、在共渗过程中的作用机理、对渗层及基体力学性能的影响进行了综合分析和总结。对钢的稀土氮碳共渗存在的问题进行了探讨,并给出了一些建议。     

低温镀铁层的微观结构和摩擦学性能

低温镀铁修复功能强大,其组成结构对机械零部件的摩擦学性能影响重大.为此,用直流低温方法制备了镀铁层;利用扫描电镜观测了镀铁层表面的超细晶粒形貌及断面形貌,用X射线能量色散谱仪对镀铁层进行了微区的成分分析;探讨了镀铁层微观组织形貌的形成机理;讨论了镀铁层中的表面形貌和组织结构与低温镀铁层摩擦性能的关系.结果表明,在低温下可获得晶粒细小的镀铁层;析氢则是造成镀铁层裂纹产生的直接原因,杂质和镀层的表面应力会加速裂纹的扩展;镀铁层的摩擦学性能比纯铁好.     

激光熔覆镍基合金层的组织与高温耐磨性能

为了改善304不锈钢工件的高温耐磨性能,利用CO2激光器在其表面熔覆了Ni基高温合金层。研究了熔覆层的物相组成、显微组织、成分分布,测试了其显微硬度、高温耐磨性能等,并与基材进行了对比。结果表明:Ni基合金熔覆层的组织从熔池底部到表层为胞状晶—柱状枝晶—树枝晶;熔覆层的主要组成相是Ni3Cr2,NbC,Mo2C与Cr23C6;Ni基合金粉末中添加难熔元素Cr,Mo,Nb等对熔覆层的组织起到了固溶强化、硬质相强化和弥散强化作用;熔覆层的平均显微硬度达到了405 HV,高温耐磨性能是基体的2倍多。     

Research About Microstructure and Wear Resistance of Hardfacing Layer on Cast Iron

It's simple technology to manufacture big trimming die by hardfacing on the base metal of cast iron. The chemical composition, microstructure, hardness, wear resistance and wear mechanism of the hardfacing layer were studied.The experimental results indicate that the hardfacing technology has much more advantages and cheaper than that of traditional process. The chemical composition, microstructure, hardness of the hardfacing metal are all satisfied for manufacturing the big trimming die by welding on cast iron. The wear resistant test of hardfacing layers were carried out by using two different electrodes. The wear resistance of new electrode hardfacing layer is higher than that of normal hardfacing electrode D322. The wear mechanism of hardfacing layer is belongs to abrasive wear model.     

离子注入纯Fe表面微观结构研究

本文应用透射电镜（ＴＥＭ）等方法对纯Ｆｅ中注入Ｎｉ＋、Ｍｏ＋、Ｂ＋及Ｎｉ＋＋Ｍｏ＋＋Ｂ＋引起表面层微观结构变化进行了研究，同时对不同注入条件进行了计算机模拟计算。结果表明，离子注入后纯Ｆｅ表面层微观结构有明显变化，较高剂量离子注入可使表面晶粒细化，并能形成表面非晶层，注入Ｎｉ＋后，注入层内出现以Ｆｅ为主的ｈｃｐ碳化物，部分α－Ｆｅ转变为γ－Ｆｅ，并呈现微孪晶形貌     

球墨铸铁微弧氧化陶瓷层扩散退火前后的组织状态

过去,对铸铁件热浸镀铝再微弧氧化仅有少量的研究,且还存在残留铝影响氧化层性能的问题。为此,对球墨铸铁先热浸镀铝后再微弧氧化形成陶瓷层,采用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析了陶瓷层的相组成及形貌,并探讨了对陶瓷层进行扩散退火处理的可行性。结果表明:球墨铸铁浸镀铝后微弧氧化获得的陶瓷层主要由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成;600℃扩散退火时,因陶瓷层与纯铝层之间热膨胀系数不匹配会导致界面处产生热应力,造成陶瓷层与纯铝层的界面处出现明显孔洞;球墨铸件微弧氧化形成的陶瓷层不适合扩散退火处理;对微弧氧化后,热浸镀铝层剩下多少为佳及处理的问题,应进一步研究。     

球墨铸铁表面电弧增材制造Fe‒Cr合金结合区组织和性能

目的 在球墨铸铁基体上电弧增材制造Fe-Cr合金,研究结合区组织和性能,以期获得具有良好冶金结合、满足冲裁模具性能要求的双金属构件。方法 采用GMAW工艺增材制造,用金相显微镜和扫描电子显微镜表征结合区的显微组织,并分析其形成机制。结果 Fe-Cr合金与球墨铸铁结合区无明显裂纹和气孔,其凝固组织为柱状晶和等轴晶,冷却后转变为马氏体和残余奥氏体,但其分布不均匀,在界面处有一富奥氏体层。结合区内球墨铸铁受热影响发生奥氏体化和部分熔化,熔化发生在临近结合界面的石墨球周围,其冷却后形成一层马氏体和一层莱氏体的双层壳型组织结构,未熔化部位的组织为马氏体和铁素体,珠光体球墨铸铁比铁素体球墨铸铁形成的马氏体多。结合区内硬度分布不均匀,球墨铸铁的硬度从基材到结合界面逐渐升高,最高达630HV,Fe-Cr合金平均硬度为510HV。结论 电弧增材制造Fe-Cr合金与球墨铸铁基体冶金结合良好,Fe-Cr合金组织为马氏体和残余奥氏体,有较高的硬度,能满足冲裁模具的性能要求。     

Simultaneous Synthesis and Joining of a Nicraly Layer to a Superalloy Substrate by Self-Propagating High-Temperature Synthesis

Self-propagating high-temperature synthesis (SHS) is the process in which initial reagents, when ignited, spontaneously transform into products due to the exothermic heat of reaction. The aim of this study is to propose a new method to produce corrosion-resistant alloys NiCrAlY on a nickel-base superalloy substrate by SHS. This article deals with the study of combustion synthesis of NiAl and NiCrAlY compounds. Thus, using the heat released by the combustion synthesis, a nickel-base superalloy substrate can be built up by simultaneous synthesis and joining of a NiCrAlY layer. The NiCrAlY layer is composed of -NiAl precipitates (with a fraction of dissolved chromium) dispersed in a matrix of (NiCr) solid solution. Microhardness measures are close to those of usual NiCrAlY coatings. A convenient mechanical resistance is thus expected.     

石墨包覆铁纳米粒子的结构及生长机制

用金属钾还原2阶FeCl3石墨层间化合物(FeCl3-GICs)前驱体制备了石墨包覆纳米α-Fe.X射线衍射(XRD)、X射线能量色散谱(EDX)分析表明所制备样品由石墨、α-Fe和少量KCl组成,透射电镜(TEM)观察发现样品中的α-Fe为纳米粒子,嵌入在石墨结构层间,含量丰富.高分辨透射电镜(HRTEM)观察证实α-Fe纳米粒子由多晶组成,呈二维或准二维形态,α-Fe纳米晶的空间取向严格受石墨结构层控制.在实验基础上提出了一种石墨包覆纳米α-Fe的可能生长机制.     

低温时效对2091合金组织和性能的影响

本文用透射电镜、示差扫描热分析和Ｉｎｓｔｒｏｎ电子拉伸机研究２０９１合金在低温（８０℃）时效过程中的析出行为、位错组态及机械性能变化。结果表明，合金在低温时效过程中，伴随着ＧＰ区和δ相的析出以及位错环和蜷线位错的形成，产生了合金低温时效强化效果。合金在８０℃时效１－２ｈ内出现明显的强化现象，随时间延长，强化效果变化不大。