对于提高臭氏体不锈钢离子氯化表面腐蚀性能的措施

离子氮化已经非常成功地应用在奥氏体不锈钢的表面强化方面,以提高其耐磨性与摩擦学性能。然而由于氮化铬在氮化层中沉淀折出,在许多受环境严重腐蚀的应用场合,使传统的离子氮化耐腐蚀性能恶化,这是无法接受的。最近几年,作者企图提高奥氏体不锈钢离子氮化的耐腐蚀性能,以获得既耐磨又耐腐蚀的表面。为此,进行了两方面的探索即传统的高温氮化后紧接着表面钝化处理,以及低温氮化处理。前者产生一种较厚且耐磨的亚表面氮化层和耐腐蚀的表面钝化膜。而低温氮化处理可产生一层薄且硬的无沉淀折出的非常耐腐蚀的氰化物层。本文讲述了针对奥氏体不锈钢进行各种氮化处理的最新试验结果,并讨论了其显微组织、动力学、耐磨性和耐腐蚀性能。     

对于提高奥氏体不锈钢离子氮化表面腐蚀性能的措施

离子氮化已经非常成功地应用在奥氏体不锈钢的表面强化方面,以提高其耐磨性与摩擦学性能。然而由于氮化铬在氮化层中沉淀析出,在许多受环境严重腐蚀的应用场合,使传统的离子氮化耐腐蚀性能恶化,这是无法接受的。最近几年,作者企图提高奥氏体不锈钢离子氮化的耐腐蚀性能,以获得既耐磨又耐腐蚀的表面。为此,进行了两方面的探索即传统的高温氮化后紧接着表面钝化处理,以及低温氮化处理。前者产生一种较厚且耐磨的亚表面氮化层和耐腐蚀的表面钝化膜。而低温氮化处理可产生一层薄且硬的无沉淀析出的非常耐腐蚀的氮化物层。本文讲述了针对奥氏体不锈钢进行各种氮化处理的最新试验结果,并讨论了其显微组织、动力学、耐磨性和耐腐蚀性能。     

奥氏体不锈钢耐磨和耐蚀复合改性

采用电子回旋共振(ECR)微波等离子体源离子渗氮技术对奥氏体不锈钢进行氮化处理,获得与等离子体浸没离子注入(PII)结果相似的高硬度、高耐磨性表面改性层。     

奥氏体不锈钢的氮化

作者观察了气体氮化、盐浴碳氮共渗和离子氮化(氮化后不氧化处理及氮化后氧化处理)对AISI 304、316和321奥氏体不锈钢的腐蚀抗力及磨损性能的影响。表明:氮化处理可明显地降低奥氏体不锈钢的腐蚀抗力,但提高它的磨损抗力。对所有钢种,高温氮化处理后,在盐、醋酸中的腐蚀速率都相近。460℃离子氮化后经氧化处理并不能明显改善奥氏体不锈钢的腐蚀抗力,但可提高磨损抗力和降低磨损速率。     

AISI304奥氏体不锈钢高温快速氮化组织与耐腐蚀性能的研究

为避免铬氮化物的析出,离子渗氮一般在低温(450℃)下来制备S相层。本文在高温下快速氮化获得氮的膨胀奥氏体S相层。AISI304奥氏体不锈钢在高温(530℃)下渗氮处理0~5 h。采用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度仪等表征氮化样品。采用阳极极化试验研究氮化前后样品在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀性能。结果表明:高温快速氮化处理不仅提高奥氏体不锈钢的表面硬度,而且提升了耐蚀性。     

AISI 316L奥氏体不锈钢空心阴极放电离子源渗氮技术

采用双层圆筒不锈钢板组成空心阴极电极结构,作为奥氏体不锈钢渗氮的等离子体源。对AISI 316L奥氏体不锈钢分别进行常规直流离子渗氮和空心阴极等离子体源渗氮处理试验。氮化温度均为450℃,氮化时间为4h。采用X射线衍射仪、金相显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机等分析表征氮化试样。结果表明:空心阴极等离子体源渗氮能够有效处理AISI 316L奥氏体不锈钢,可在表面制备5μm厚的γN相氮化层。与传统离子渗氮相比,氮化表面硬度均一,粗糙度较低,特别是边缘效应明显降低。γN相氮化层的耐蚀性能优异,且减摩效果较好。     

多元离子淹没轰击处理的奥氏体不锈钢的耐蚀性研究

采用金相、扫描电镜、电化学工作站等分析手段研究了在普通离子氮化炉引入铬、镍离子源,对奥氏体不锈钢进行铬、镍、氮多元离子淹没轰击处理后材料的表面形貌、成分和耐蚀性能等。结果表明：经铬、镍、氮多元离子淹没轰击处理后的奥氏体不锈钢表面形成强化层,表面硬度Hv达到12.7 GPa;该强化层的铬、氮的含量很高,主要由CrN和Fe4N相组成;其耐腐蚀性能与普通离子氮化相比得到明显改善.     

汽车齿轮的表面改性及其组织性能研究

采用物理气相沉积和表面涂覆相结合的方法对汽车齿轮进行了表面改性处理,研究了离子氮化、离子氮化+TiN、离子氮化+TiAlN涂覆处理对汽车齿轮表面粗糙度、物相、截面硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,离子氮化+TiN和离子氮化+TiAlN处理后的表面粗糙度相比离子氮化层有明显改善。三种表面改性层的显微硬度都明显高于汽车齿轮基体,且离子氮化+TiN和离子氮化+TiAlN涂覆处理后的表层显微硬度远大于离子氮化层;离子氮化+TiN和离子氮化+TiAlN涂覆处理后的表层摩擦系数小于氮化处理表层,表面改性层耐磨效果从高至低依次为:离子氮化+TiAlN>离子氮化+TiN>离子氮化。     

经济型双相不锈钢的离子氮化及其组织结构和腐蚀磨损性能

经济型双相不锈钢以其低廉价格、良好的力学及耐蚀性能的综合优势受到重视,但其硬度低,抗磨性能较差,限制了该合金的广泛应用。对LDX2101经济型双相不锈钢在390℃到480℃温度区间和25%N2+75%H2气氛中离子氮化10h,研究了氮化改性层的组织结构、机械性能、耐蚀性以及干摩擦和腐蚀磨损性能。结果表明,离子氮化后可在LDX2101表面形成一层具有一定硬度的致密氮化层,氮化层厚度随处理温度升高由5μm增加到28μm。表面原奥氏体和铁素体晶粒氮化后分别转化为S相(γN)和针状ε相镶嵌其中的氮在铁素体中的过饱和相αN。氮化后LDX2101的表面硬度最高可提高4倍以上,干摩擦条件下的磨损量可降低3个数量级以上。干摩擦条件下氮化层的耐磨性取决于氮化层硬度和厚度,而在腐蚀介质中的磨损性能与氮化层耐蚀性相关。研究证明只有低温离子氮化(≤420℃)可提高LDX2101的腐蚀磨损性能。     

保温式多功能离子化学热处理的装置、工艺和应用

本文简要介绍了青岛科技大学等离子体表面技术研究所最新研制的保温式多功能离子化学热处理装置,以及用这套装置研发出的离子化学热处理新工艺,其中包括离子软氮化+后氧化复合处理和奥氏体不锈钢低温离子表面硬化处理等。     

离子氮化之18—8不锈钢的表层组织耐蚀性及硬度

用x射线衍射法分析了18—8不锈钢(SUS304)在N_2+H_2的混合气氛中进行离子氮化后的表面。根据衍射结果研究了氮化表层组织与耐蚀性及硬度的关系。用400℃处理,在材料表面生成数μm深的、具有磁性的硬的(约HMV1000)M_4N[M=(Fe、Cr、Ni)]型氮化层。该氮化层在氧化性溶液中比基体的γ相易受腐蚀,而在强氧化性溶液中则比基体的γ相难以腐蚀。在500℃或600℃处理时,其表面生成含有CrN相的硬氮化层(HMV1250和HMV860)。这层氮化层在任一种非氧化、强氧化的溶液中都比基体γ相易受腐蚀。     

气压对304奥氏体不锈钢低温离子渗氮组织与性能影响

在400℃、8 h、不同气压(80~400 Pa)条件下对304奥氏体不锈钢进行离子渗氮处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、显微硬度计及万能摩擦试验机对表面改性后的304奥氏体不锈钢渗层组织、相结构、渗层硬度以及耐磨性进行了测试和分析。结果表明,400℃离子渗氮处理后304奥氏体不锈钢形成了明显的白亮层,即单相S相层;低压对304奥氏体不锈钢离子氮化具有良好的催渗效果,即渗层厚度随气压的减小而增加,在100 Pa条件下,渗层厚度达到最大值51.7μm;渗氮后试样表面硬度达到最大值1100 HV0.01;低温低压离子渗氮能够提高304奥氏体不锈钢耐磨性,80 Pa和100 Pa是提高304奥氏体不锈钢耐磨性的最佳气压。     

表面织构-等离子氮化复合处理316不锈钢的液体润滑摩擦学性能

针对316不锈钢表面承载能力低、耐磨性差等问题,采用磨料水射流对316不锈钢进行喷丸处理获得表面凹槽织构,再对表面织构316不锈钢进行了等离子渗氮二次处理,获得了表面织构-离子氮化表面复合改性层。利用SEM、EDS、超景深形貌系统和摩擦磨损仪分析了316不锈钢基体(316SS)、渗氮316不锈钢(PN-316SS)、织构化316不锈钢(ST-316SS)、织构-渗氮316不锈钢(ST-PN-316SS)在液体润滑条件下与Si3N4陶瓷球配副对磨的摩擦学行为。结果表明:在整个滑动过程中,4种试样表现出不同的磨损机理,从磨损量、摩擦因数以及磨损表面特点来看,ST-PN-316SS耐磨性优于其它单一表面改性试样的耐磨性,起到了降低磨损、连续提供润滑的作用,其磨损机理主要为轻微的塑性变形与氧化磨损。     

磨料水射流-离子氮化复合处理对316不锈钢表面摩擦性能的影响

目的研究磨料水射流-离子渗氮复合处理对316不锈钢摩擦学性能的影响。方法采用磨料水射流、离子氮化技术分别在316不锈钢表面进行喷丸(WJ-316SS)、渗氮(PN-316SS)、喷丸+渗氮(WJ-PN-316SS)表面强化处理,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、洛氏硬度计、粗糙度测试仪、超景深显微镜、划痕仪和摩擦磨损仪等研究复合处理试样的表面形貌、表层相结构与韧性,并讨论了不同表面处理试样的力学性能以及在干摩擦条件下的摩擦学行为。结果复合处理后的试样表面形成了连续密排的凹槽织构,表面改性层含有Fe_2N、Cr_2N、CrN等化合物,离子渗氮层厚度大约为10μm,表面显微硬度(79HRC)和表面粗糙度(1.10μm)高于单一表面处理试样。在与Si_3N_4摩擦配副进行干摩擦的实验中,316SS、WJ-316SS、PN-316SS的摩擦因数分别为0.8、0.4、0.5,磨损质量分别为7.1、3.3、3.7 mg。而WJ-PN-316SS的摩擦因数在0.25附近波动,磨损质量为0.3 mg,明显低于单一表面处理试样,耐磨性能更加优异,其磨损机理主要为疲劳磨损和氧化磨损。结论磨料水射流-离子渗氮复合处理能显著改善316不锈钢的摩擦学性能。     

与表面热处理有关的复合处理技术

一、前言表面热处理大致可分为硬化、强化和滑化三种方法。此外,还有镀等化学表面处理。典型的表面硬化热处理有渗碳(气体、真空、离子)、氮化(气体、离子)等化学表面硬化法和高频淬火、火焰淬火、激光淬火等物理表面硬化法两类。表面强化处理有软氮化(盐浴、气体)。滑化处理有渗硫(高温、低温)。另外对于镀常用镀硬铬(镀工业用铬),用于耐磨;镀锌用于耐蚀。     

离子氮化时间对DC53钢显微组织和性能的影响

采用金相分析、X射线衍射分析、显微硬度测量研究了离子氮化时间对DC53钢显微组织和性能的影响,得出了制备高硬度耐磨氮化层的合适离子氮化时间。结果表明:在离子氮化处理的DC53钢表层获得由ε相(Fe_3N)、γ'相(Fe_4N)和少量α-Fe相组成的均匀的氮化层。随离子氮化时间延长,ε相(Fe_3N)的衍射峰逐渐降低,而γ'相(Fe_4N)衍射峰呈逐渐升高的趋势,α-Fe相衍射峰逐渐降低。氮化层厚度的平方值随离子氮化时间的延长呈线性增加,且氮化层硬度不断升高。从表面到基体深度的增加,氮化层呈理想的硬度梯度分布,离子氮化在DC53钢表面形成的均匀氮化层使DC53钢硬度显著提高。     

球墨铸铁的离子氮化特性

作为Si对氮化影响的研究之一,就球墨铸铁的离子氮化进行了研究。其结果: (1)在离子氮化处理材料的表面生成致密的化合物层,其硬度为H_v800～1100,     

氮化处理对904L不锈钢组织和腐蚀行为的影响

为了探索提高904L超级奥氏体不锈钢(904LSS)强度同时又不明显降低其耐蚀性的有效方法,采用等离子渗氮及碳氮共渗(软氮化)两种方法氮化904L超级奥氏体不锈钢,并研究其氮化后的表面形貌、显微组织结构以及耐蚀性能。结果表明:经两种渗氮处理后试样表面硬度均有大幅度提高,其中等离子氮化后试样的表层硬度高于软氮化后试样的;渗氮层均由化合物层和扩散层两部分构成;两种渗氮处理后的904L氮化层由于CrN的析出导致耐蚀性有所下降,其中等离子渗氮后的904L耐蚀性下降较小,优于软氮化后试样的。     

离子氮化对2Cr13钢冲蚀磨损性能的影响

对2Cr13不锈钢离子氮化后的冲蚀磨损性能进行试验研究，结果表明，离子氮化后，表面硬度的大幅度提高是其冲蚀磨损抗力显著提高的主要原因。     

辉光离子氮化对马氏体不锈钢性能的影响

对1Crl3马氏体不锈钢进行了辉光离子氮化处理试验，并对氮化试样的金相和硬度进行了分析测定。结果表明520℃辉光离子氮化8h，使1Crl3马氏体不锈钢的氮化层浓度达到0.25mm，最高硬度达到HV732，约为基体硬度的4倍。