不锈钢氮化组织异常及解决措施

不锈钢氮化后进行金相观察,发现都有黑色条纹。在解决清除"条纹"的过程中,对常规低温氮化的影响因素,进行了多方面的研究和生产验证。总结出有效的氮化工艺,氮化后试样的氮化层深、硬度、脆性等指标都达到工艺要求,同时在各种材料的金相试样上都未发现有黑色条纹。     

1Cr11MoV喷嘴氮化裂纹分析及工艺参数的确定

采用气体氮化的方法,对1Cr11MoV(出汽边厚0.80mm)喷嘴进行氮化,在金相检查时发现裂纹,本文探讨分析了裂纹出现的原因;测定显微硬度,并通过实验确定薄渗层氮化工艺参数。结果表明:用改进后的工艺参数可满足生产要求,渗层组织状态良好,为较小、薄渗层零件的氮化工艺实践提供参考。     

温度对38CrMoAl钢离子氮化渗层性能的影响

本文研究了520、550和570℃三种离子氮化温度对38CrMoAl钢的渗层深度、表面硬度、表面脆性、脉状组织、心部组织的影响。结果表明:在520~550℃时,渗层深度、表面硬度随温度的变化不大;550℃以上,随温度的提高,渗层深度提高、表面硬度下降的幅度较大,570℃氮化的脉状组织级别略高,但还是可以满足应用要求。38CrMoAl钢渗氮速度快、表面硬度高、不易出现脆性、渗层性能优良,可以根据工件的氮化层深、表面硬度要求在520~570℃之间选择氮化温度。     

40CrNiMoA钢离子氮碳共渗层异常组织分析及消除

通过对不同加热温度离子氮碳共渗后得到的40CrNiMoA钢渗层进行显微组织观察,分析确定了异常组织为α、γ'、γ残余的混合相,出现原因为离子氮碳共渗过程中加热温度超高(590℃),出现了含氮奥氏体γ,在随后的缓慢冷却过程中该组织发生相变形成异常组织。通过重新加热到Fe-N共析温度(590℃)以上,然后快冷,可以达到消除异常组织的目的,经检测,表面硬度为612～634 HV5,能够满足设计要求。     

激光气体渗氮工艺对TC4钛合金表面性能的影响

钛合金属于粘性材料,易发生粘着磨损,为提高钛合金件作为摩擦副使用时的寿命,需提高钛合金表面硬度及耐磨性。利用连续激光器在TC4合金表面进行激光气体渗氮,生成金黄色的氮化层。用SEM、EDS、XRD分析试样渗氮层的微观组织、元素分布以及物质组成。结果表明,经激光气体渗氮后在TC4表面生成了以Ti N为增强相的改性层,并且在未渗氮区有黑色粉末状Ti N生成。表层由氮化层、热影响区及母材组成。渗氮层与基材发生冶金结合,结合强度高,不易剥落。随着激光功率的提升,渗氮层厚度及硬度都有所增加。当功率为1 200 W时,钛合金表面渗氮层最高硬度超过1 800 HV0.3,渗氮层厚度也最大。在氮气流量为10 L/min时整个渗氮层中氮元素的含量相对较高。经过激光气体表面渗氮后渗氮层的摩擦系数较基体材料摩擦系数有明显降低,耐磨性更好。     

不锈钢气体氮化预氧化处理

探讨了几种奥氏体及马氏体不锈钢经预氧化后气体氮化之渗层组织、硬度及深度，为不锈钢制件气体氮化预处理提供参考。     

提高压铸模使用寿命的再次热处理工艺

通过在模具使用过程中回火和表面强化等再次热处理工艺,可及时消除应力,减缓龟裂,延长模具寿命.再次热处理的回火工艺为:将压铸模加热至比原回火温度低20～30℃保温3～4h,随炉冷却至400～450℃后出炉空冷;表面强化工艺为:气体软氮化,氮化温度550～570℃,保温4～6h,出炉后油冷或空冷,氮化层深度0.1～0.15mm,表面硬度600～900HV0.1.     

处理温度对S15C钢离子软氮化的影响

本文研究了气体成分为N_2—H_2—CH_4,温度在500～750℃间变化的离子软氮化S15C钢的组织、硬度、相组成以及耐磨性,得到如下结果: 1)化合物层厚度在650℃处理时最厚,700℃以上则激剧减薄;600℃以上开始生成Fe—N—C三元共析层,其厚度随温度上升而增厚;扩散层深度在600℃处理时最大,700℃最小。 2)650℃以下以氮化为主,700℃以上为碳氮共渗。 3)离子软氮化材料的磨损率,当摩擦速度为1.96米/秒时与处理温度无关,大体为一常数;当摩擦速度为4.36米/秒的高速时,650℃处理的出现最大值。但在任何情况下均比正火处理材料的摩损率小得多。     

4Cr14Ni14W2Mo钢氮化层剥落的研究

Unthank等人曾指出,含Cr高的奥氏体不锈钢在600～800℃氮化时,将沿晶界形成大量的CrN,并可能导致沿晶开裂,造成氮化层剥落.Kindlimann和Ansell认为,氮化表面上Fe或Ni-Fe的氮化物增到一定厚度时将产生“白亮层”,冷却时可能剥落。高濑孝夫在讨论氮化温度对18-8钢氮化层脆性影响时指出,低温氮化易出现氮化层剥落。本工作通过氮化前对试样作适当的预先热处理找到了解决氮化层剥落的方法,并探明了氮化层剥落的原因。     

液压马达用齿轮轴失效原因分析

液压马达用齿轮轴在使用过程中表面易出现严重的剥落现象。通过对失效零件痕迹分析以及成分和金相组织观察及性能评价,确定了失效形式及失效原因。结果表明:样品的失效为表层氮化层的大面积剥落。剥落的原因主要为氮化物层近表面区域存在大量的块状碳化物,导致表层硬度偏高,脆性增大,在使用过程中受到周期性工作载荷作用导致氮化层开裂并剥落。     

氮化时间对W9Mo3Cr4V钢离子氮化层显微组织和性能的影响

对W9Mo3Cr4V钢在520℃下进行不同氮化时间的离子氮化处理,并采用金相分析、显微硬度测试和X射线衍射分析等方法,研究了氮化时间对离子氮化层显微组织(氮化层相组成和氮化层厚度)和性能(硬度、硬度梯度分布等)的影响。结果表明:氮化层主要由ε相(Fe_3N)和γ'相(Fe_4N)组成。随离子氮化时间的延长,ε相(Fe_3N)衍射强度逐渐降低,而γ'相(Fe_4N)的衍射强度呈逐渐升高的趋势,且氮化层的厚度、显微硬度不断增加。氮化层均呈理想的硬度梯度分布。     

关于低Al—Cr氮化钢离子氮化的研究

低 Al—Cr 氮化钢(CO.14%,Cr0.95%,Al0.27%)切削性能与一般的氮化钢相比,因价格便宜而获得了实际应用。但由于含有低碳、低铝,在只含N_2+H_2 的混合气中离子氮化,氮化层会产生针状γ′。为了防止产生针状γ′,加入 CH_4气进行离子氮化,得到了如下的结果。(1)如果在 N_2+H_2的混合气中加3%CH_4,针状γ′就消失而变成ε,并获得致密的氮化层。此时的硬度梯度曲线与同时供给碳、氮元素的气体软氮化结果完全一致。(2)N_2:H_2=70:30,用570℃处理1～10小时,表面硬度(距最表面0.025毫米)为 Hv860～890,处理7～10小时有效氮化层深度(Hv513以上)达到0.3毫米以上。通过添加3%CH_4的氮化,表面硬度可达 Hv970,有效氮化层深度稍微减少。氮化结果虽然比 SACM_1钢氮化的表面硬度稍低,但氮化层深度显著增大。     

脉冲电沉积对低温气体渗氮及耐蚀性能的影响

利用脉冲电沉积(PED)预处理,在纯铁和45钢表面形成由厚度50 nm左右的片状结构组成的含Cr、Ni预处理层,然后再在480℃进行9 h气体渗氮。采用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)对预处理层和氮化层的表面形貌和成分进行表征,采用X射线衍射(XRD)对氮化层进行物相分析,结果表明:通过脉冲电沉积预处理,纯铁和45钢都实现了低温、快速气体渗氮。通过硬度测量及电化学方法测试表明,脉冲电沉积预处理不仅提高了气体渗氮后纯铁及45钢表面硬度,改善了脆性,引入的Cr、Ni元素及Ni-Cr-Fe合金层还提高了氮化层的耐蚀性能。     

Ti6Al4V无氢离子氮化工艺研究

对Ti6Al4V进行以氮气为气源的无氢离子氮化工艺研究,氮化温度分别为700、750、800和900℃,保温时间4 h,通过金相检验、显微硬度测定和X射线衍射结构分析,研究了离子氮化温度等参数对渗层厚度、硬度和组织结构的影响规律。结果表明:温度是影响无氢离子氮化渗层厚度、硬度的主要因素,900℃的氮化层表面硬度达到897 HV,渗层厚度达到0.32 mm;氮化层由Ti2N(ε相)和TiN(δ相)组成。     

工业纯钛TA2激光气体氮化表面硬度的研究

激光气体氮化可以有效地提高钛合金表面硬度，从而改善钛合金耐磨损性能。通过金相组织观察和硬度测试分析了钛合金激光气体氮化时．激光气体氮化参量和激光光束分布对钛合金氮化后表面硬度的影响。结果表明，氮化区域内生成硬质相TiN是TA2钛合金表面硬度得到提高的主要原因，有利于硬质相TiN形成的激光气体氮化参量都会提高钛合金表面的硬度。而采用带式积分镜进行激光光束变换可以有效提高激光氮化处理的效率，钛合金平均表面硬度是原来的1.3倍。     

气体软氮化在超压服役齿轮上的应用

气体软氮化与渗碳淬火相比较,由于它不需要高温加热和快速冷却,所以变形小。因此,气体软氮化在齿轮上的应用目前正在研究。可是气体软氮化应用于普通的钢,由于渗层深度浅,只能限于应用在Hertz压力低于100kg/mm~2的齿轮。作者成功地研究了一种钢(RDK401),这种钢用气体软氮化方法可得到有效渗层深度(Hv513)超过0.3mm。用RDK401钢和最佳的气体软氮化工艺相结合,确保了齿轮在Hertz压力超过180kg/mm~2下服役。     

TA2纯钛表面激光气体氮化工艺研究

采用Nd:YAG激光器在氮气环境中对TA2纯钛进行激光气体氮化处理,研究了不同工艺下TA2纯钛表面激光气体氮化层的宏观形貌、物相组成、显微组织、硬度及摩擦磨损性能。结果表明,经过激光表面氮化处理后,氮化层与基体之间为冶金结合,氮化层的组织主要由细小的、枝晶状的Ti N构成。激光离散氮化可显著降低材料表面的摩擦系数,提高材料的耐磨性能,且氮化强化区域的分布越密集,摩擦系数值越小,耐磨性越好。激光离散氮化还可以提高加工效率,抑制裂纹的萌生。     

深层QPQ工艺参数对3Cr13钢渗层组织的影响

选用3Cr13马氏体不锈钢作为实验材料,利用深层QPQ盐浴复合处理处理技术,研究氮化温度、氮化时间和氰酸根浓度对QPQ复合处理后的渗层组织的影响.运用显微硬度计检测渗层的厚度和显微硬度值的变化,运用金相显微镜观察氮化后试样渗层的显微组织,检测化合物层的厚度和质量.结果表明:随氮化温度的升高或氮化时间的延长渗层深度增加;经630℃×2h氮化可形成深度高达97 μm的渗层组织;随氮化温度的升高,试样的表面硬度值在600℃后呈下降趋势,有疏松层的形成;氰酸根浓度对渗层的厚度影响显著,特别体现在扩散层的厚度上.而对试样表面硬度影响很小.     

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。     

稀土催渗对耐蚀氮化的影响

针对Q235钢采用常规气体氮化，其耐腐蚀性能日渐不能适应工程应用要求的问题，探索了添加稀土催渗剂对Q235钢进行稀土催渗氮化的方法。详细研究了渗氮工艺对氮化层厚度的影响。测量了渗氮试样表层硬度沿渗层深度的分布及耐蚀性能与渗氮工艺的定量关系。所有实验与观察均为稀土与常规2种渗氮试样在相同条件下平行操作并做对比分析。采用X光荧光谱仪测量了渗层稀土元素的分布。用X射线衍射仪测量了渗层的相组成。用金相显微镜观察了2种渗氮试样的显微组织。研究结果得出，稀土催渗氮化比常规氮化显著增加了氮化层的厚度，其显微硬度与耐腐蚀性能大幅提高。600℃下渗氮2h为最适宜的稀土氮化条件。