2Cr13不锈钢的稀土催渗循环离子渗氮工艺研究

对2Cr13不锈钢进行稀土催渗循环离子渗氮试验,并和常规离子渗氮进行对比研究.利用光学显微镜、显微硬度计、XRD、磨损机、扫描电镜及能谱仪对渗氮层进行分析.结果表明:稀土催渗循环离子渗氮工艺不仅能加快渗氮速度,提高耐磨性;而且可以使渗氮层的表面硬度提高、显微硬度梯度变得平缓,同时渗氮效果随循环次数增加而愈好.另外,还能优化2Cr13不锈钢渗氮层的相组成.扫描电镜结合能谱分析得知:添加到渗氮气氛中的纯稀土La存在于渗层中.既验证La的催渗效果,又说明La起到一定的微合金化作用.     

稀土含量对Ti6Al4V钛合金等离子渗氮层组织和摩擦学性能的影响

目的研究稀土含量对Ti6Al4V钛合金表面等离子体渗氮层结构和性能的影响。方法运用等离子表面改性技术对Ti6Al4V(TC4)钛合金进行等离子渗氮处理,渗氮过程中通入不同含量的稀土作为催渗剂,以获得钛合金表面强化层。利用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察渗氮层组织,用X射线衍射仪(XRD)分析渗层相组成,用能谱仪(EDS)检测渗层的化学成分,用维氏显微硬度计测量渗层的显微硬度,用球-盘式摩擦磨损试验机和三维轮廓仪检测渗层的摩擦磨损性能。结果TC4钛合金表面等离子渗氮层结构包括表面化合物层(主要成分为δ-TiN)和扩散层(主要为N原子扩散形成的N-Ti固溶体),加入稀土可以促进N原子向基体的扩散,提高渗氮速度。渗层厚度增加,硬度和耐磨性能提高,扩散层使钛合金基体与化合物层之间的硬度梯度更加平缓。当稀土通入速率为60 mL/min时,渗层厚度可达155μm,表面硬度为1275HV0.05,摩擦系数降到0.27,磨损率明显降低。结论钛合金等离子渗氮过程中加入稀土可以有效提高渗速,改善渗氮层硬度,提高材料表面的耐磨性能。     

稀土元素对T10钢低温盐浴渗铬的影响

用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）及显微硬度计研究了稀土元素对T10钢离子渗氮后低温盐浴渗铬的影响.结果表明,稀土能增加渗铬层深度,有助于提高渗氮层的表面硬度.     

35钢稀土快速盐浴渗氮技术及动力学分析

以35钢为材料,通过在盐浴中添加一定量稀土La进行快速稀土盐浴渗氮。利用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计对渗层的显微组织、渗层厚度和硬度进行了测试和分析。研究结果表明:稀土La对盐浴渗氮具有显著的催渗效果,并且当稀土La添加量为5%时化合物层达到最厚。同时稀土盐浴渗氮可大幅度提高35钢表面硬度,经过848 K×2 h、5%稀土La盐浴渗氮处理后35钢次表面硬度最高达到835 HV0.01。稀土La盐浴渗氮中氮的扩散激活能可以从常规盐浴渗氮的270 k J·mol-1降低到134 k J·mol-1,表明稀土La对盐浴渗氮具有明显的催渗作用。同时对稀土La快速盐浴渗氮的机理进行了分析。     

38CrMoAl钢喷丸预处理与稀土催渗等离子多元共渗复合工艺研究

目的探索38CrMoAl喷丸预处理与稀土离子多元共渗复合强化新工艺的效果及其机理。方法通过设计正交实验筛选出最优处理工艺,在最优工艺参数条件下进行对比试验,分别测定渗氮后各试样的表面硬度及渗层厚度,观察其金相组织,利用SEM和能谱分析研究每组试样渗氮层的性能及产生原因。结果 38CrMoAl钢喷丸预处理与稀土催渗离子多元共渗的最优工艺参数为:渗氮温度540℃,氨气流量2.0 L/min,保温时间9 h。38CrMoAl钢试样的最大硬度为1221HV,渗层厚度为355μm。38CrMoAl钢试样的金相显微组织分析表明,喷丸预处理、稀土催渗对等离子多元共渗有促进作用,两者复合工艺的多元共渗作用效果大于单一稀土催渗和等离子多元共渗工艺。38CrMoAl钢试样渗层的能谱检测结果显示,复合处理工艺与单一处理工艺相比,在同一深度渗入的氮、碳、氧元素含量以及渗层深度均有明显提高。结论喷丸预处理与稀土催渗离子多元共渗工艺优于普通多元共渗和稀土多元共渗,喷丸和稀土的复合处理可以显著增强渗层厚度和渗入元素含量,有利于材料表面性能的提升。     

奥氏体不锈钢低温离子渗氮工艺研究

对304、316 L奥氏体不锈钢进行了不同温度、不同时间的离子渗氮。研究了渗层的显微组织和耐腐蚀性,测定了渗层的硬度。结果显示,随着渗氮温度的升高,两种钢渗层的表面硬度和深度都增加,而耐蚀性降低。渗氮温度≥400℃时,随着渗氮时间的延长,两种钢渗层的表面硬度变化不大,但深度明显增加,渗层的耐蚀性降低。当渗氮工艺相同时,316 L钢渗氮层的硬度、深度和耐蚀性均比304钢的渗氮层高。     

混合稀土对38CrMoAlA钢气体渗氮的影响

为了克服普通渗氮速度慢、周期长、渗氮层薄且脆性较大的缺点,研究了La、Ce、Pr、Nd混合稀土对38CrMoAlA钢的气体渗氮行为的影响,并对钢渗氮处理过程中的稀土催渗机理进行了探讨.研究发现:稀土能明显提高38CrMoAlA钢表面及近表面的硬度,而且稀土的作用在高温渗氮条件下比在低温渗氮条件下更明显,分析认为这是由于在稀土周围形成了氮原子气团造成的;但稀土的加入略减小了渗层厚度,这是由以稀土原子为中心的间隙原子气团的"土坝效应"造成的.     

38CrMoAl钢钛催渗等离子氮化工艺研究

目的 探究38CrMoAl钢钛催渗等离子渗氮工艺及机理.方法 在其他工艺参数确定的情况下,通过常规等离子渗氮与钛催渗等离子渗氮处理对比试验,研究38CrMoAl钢钛催渗离子渗氮处理随渗氮时间的变化规律.对试样进行表面硬度、渗层深度检测和显微金相组织与SEM形貌的观察,探究不同处理工艺的催渗效果及钛催渗等离子渗氮的机理.结果 在渗氮的前3 h,渗氮层厚度增加明显,当渗氮时间超过3 h后,其氮化层的厚度便趋于饱和.对比不同时间(3、5、8 h)钛催渗等离子渗氮的表面硬度,差距不大.综合得出38CrMoAl钢在渗氮温度535℃、氨气流量2.0 L/min的工艺参数下,钛催渗等离子渗氮效率最优的渗氮时间为3 h,其表面硬度为1160.8HV,渗层深度为300μm,优于常规离子渗氮8 h的作用效果.结论 38CrMoAl钢试样经过钛催渗等离子渗氮后,渗层的表面硬度和深度明显高于常规离子渗氮.钛的加入可以促使合金元素向表面富集,有利于表面合金化,提升渗氮效率,增强渗氮效果.     

42CrMo钢的钛催渗等离子渗氮工艺

研究了不同渗氮时间下钛元素对42CrMo钢常规离子渗氮工艺的作用效果,表征分析了不同渗氮工艺下试样表面的渗层组织及性能。结果表明,钛催渗离子渗氮试样的表面硬度和渗层深度均明显高于常规离子渗氮。在535℃×3 h的工艺条件下,钛催渗离子渗氮试样渗层的表面硬度达到887.4 HV0.2,渗氮层厚度约为400μm。钛元素的加入促进了氮元素的渗透和扩散,在试样表面生成高硬度化合物TiN。相较于相同保温时间下的常规离子渗氮,钛催渗离子渗氮试样表面硬度提高了60 HV0.2,渗层厚度增加了80μm,渗氮效率提升了约25%。与常规离子渗氮相比,钛催渗离子渗氮工艺具有显著优势,不仅有利于改善渗层组织性能,增强渗氮效果,还提高了渗氮效率,使渗氮周期明显缩短。     

稀土对N80油管离子渗氮的影响

通过稀土催渗离子渗氮与常规离子渗氮的对比,研究了稀土对N80油管离子渗氮工艺及渗氮N80油管性能的影响。通过对试样渗氮层进行组织分析、硬度分析和耐磨耐蚀性分析等,确定了稀土的加入可缩短离子渗氮的时间,提高渗氮层的厚度,增加渗氮层的显微硬度,有效提高试样的耐磨性和耐腐蚀性。     

预氧化+稀土铈对42CrMo钢离子渗氮的影响

针对离子渗氮渗层浅及生产周期长等技术难题,采用预氧化与稀土复合催渗对工程常用结构钢42CrMo进行了离子渗氮。利用显微硬度计、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等对渗氮速率、渗氮层组织、表面形貌等进行了系统的研究。结果表明,经400 ℃×1 h氧化+0.6 cm²/kg(铈表面积/装炉量)稀土的复合催渗工艺具有最佳催渗效果;与无催渗试样相比,优化后的复合催渗不仅提高了渗氮效率,同时减少了脉状氮化物,且降低了渗氮层的硬度梯度。     

钛合金离子渗氮后的组织及耐磨性能

对TC4及TA7钛合金分别在900℃进行离子渗氮工艺试验,借助于SEM、XRD等分析了渗层组织,测量了渗氮层显微硬度及渗氮深度,测试了渗氮层的耐磨性能。结果表明,钛合金离子渗氮可形成化合物层+扩散层的典型渗氮层,总渗氮深度可达100μm以上,渗氮层表面硬度达1200 HV0.1以上。TC4钛合金850℃渗氮16 h后,耐磨性能与基体相比显著提高。     

离子渗氮工艺参数对4Cr5MoSiV钢表层组织与性能的影响

目的 研究离子渗氮的温度及时间对4Cr5MoSiV钢渗氮层组织、表面硬度及耐磨性的影响,获得提高硬度、耐磨性的最优工艺参数。方法 对4Cr5MoSiV钢表面进行离子渗氮处理,渗氮温度分别为450、480、510、540 ℃,保温时间分别为5、10、15、20 h。利用维氏显微硬度仪测量渗层深度及表面硬度;利用X射线衍射仪分析渗层物相组成;利用摩擦磨损试验机评价试样耐磨性;通过扫描电镜观察表面磨痕区域。结果 离子渗氮渗层表面的物相主要为γ''-Fe4N相和ε-Fe2~3N相。在实验范围内,随着温度的升高或时间的增加,材料渗层深度、表面硬度增加,磨损率减少,但当温度过高或时间过长时,表面硬度下降,磨损率增加。在480 ℃的条件下进行20 h离子渗氮的材料,表面具有最好的摩擦学性能,表面硬度为1147 HV0.2,磨损率为2.13×10-5 mm3/(N?m),渗氮层深0.24 mm,化合物层深14.05 μm,摩擦系数为0.45,磨损状态为磨粒磨损。结论 离子渗氮是适合于变截面弹簧的表面强化方式,可以在材料表面形成具有一定厚度、均匀分布的渗氮层组织,显著提升表面硬度和耐磨性,降低摩擦系数。     

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。     

奥氏体不锈钢稀土催渗离子渗氮工艺研究

对304、316L奥氏体不锈钢采用不同氮一氢比的气氛,在不同温度和不同保温时间进行了离子渗氮和稀土催渗离子渗氮。结果表明,经580℃在氮一氢比为1：3的气氛中稀土催渗离子渗氮9h,304和316L钢的渗层深度分别为0．12mm和0．112mm,表面硬度达1000HV0．1左右,与常规离子渗氮工艺相比,渗氮时间缩短了1h。     

1Cr11Ni2W2MoV钢的离子渗氮

利用脉冲直流辉光等离子技术,对1Cr11Ni2W2MoV马氏体热强不锈钢进行不同工艺参数的离子渗氮。利用光学显微镜、显微硬度计、XRD对渗氮层的显微组织及硬度进行了分析。结果表明,在所选用的离子渗氮工艺参数下,1Cr11Ni2W2MoV钢渗层只由扩散层组成,渗氮温度≤560℃时,渗层主要由固溶N原子的α相组成,并伴有少量的γ'-Fe4N和CrN析出;随着渗氮温度的升高和渗氮时间的延长,固溶N原子的α相逐渐转变成γ'-Fe4N相,当处理温度达到590℃时,渗层主要由γ'-Fe4N和Cr N组成。离子渗氮后渗层的表面硬度较未渗氮前有显著的提高,在一定范围内,渗层的表面硬度和渗层深度都随着渗氮温度和渗氮时间的增加而增加,渗层硬度梯度分布也随着渗氮时间的延长变得平缓。     

稀土在35CrMoRE钢离子渗氮中的催渗作用

对３５ＣｒＭｏ、３５ＣｒＭｏＲＥ钢进行离子渗氮、发现稀土钢渗氮层硬度提高,层深加厚,稀土元素具有明显的催渗作用,应用稀土钢可以较好地达到深层,快速离子渗氮的目的。本文还探讨了稀土元素对离子渗氮过程的催渗作用,提出了气团－通道模型。     

合金钢稀土渗氮层的硬度增强机理

为研究合金钢稀土渗氮层硬度增强机理,采用扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等测试方法,对3种常用合金钢的常规渗氮和稀土渗氮的显微组织和渗层硬度进行分析。结果分析认为,稀土原子的渗入导致钢表层晶粒缺陷密度增加,在缺陷处生成气团,使晶粒内氮原子偏聚区增多,晶粒亚结构细化,导致硬度提高;同时稀土原子沿晶界渗入和扩散,会诱导晶界迁移,使晶界表面突壁和扭折密度发生变化,可以使常规渗氮中容易析出的网状ε氮化物减少,降低了沿晶界断裂的可能性,在晶界强化。这些作用的叠加,提高了渗氮层的硬度,增强了材料的力学性能。     

气体渗氮废气再利用的试验研究

用常规二段气体渗氮排出的废气对４０Ｃｒ、３８ＣｒＭｏＡｌＡ钢进行渗氮试验，并对废气渗氮与常规二段气体渗氮试件表面硬度、渗层深度、显微组织及脆性等分析比较．结果表明，采用气体渗氮排出的废气进行渗氮可以达到技术要求，节约能源，降低生产成本，提高经济效益和社会效益．     

富铈稀土加入量对离子渗氮催渗效果的影响

以40CrNiMo钢和38CrMoAl钢为研究对象,在保证其它工艺条件不变的情况下,通过添加不同量的富铈稀土,分析了渗氮层深度、硬度及微观组织,揭示稀土含量与离子渗氮催渗效果的对应关系。结果表明:富铈稀土对40CrNiMo钢和38CrMoAl钢的催渗效果与稀土放入量成抛物线关系:催渗效果随着富铈稀土加入量的增加先提高而后降低;并且适量富铈稀土的加入,可有效降低40CrNiMo和38CrMoAl钢渗氮层中白亮层的厚度及脉状渗氮物的数量。