稀土Ce和C原子对20CrMnTi钢渗氮层的影响

通过在离子渗氮炉的阴极盘上放置少量的稀土Ce和椰壳活性炭C,采用循环变温工艺对调质后的20Cr Mn Ti钢进行离子渗氮。设计了几种渗氮工艺作为对比,经过试验和检测发现:同时加入稀土Ce和活性炭的离子渗氮工艺处理后的试样渗氮层厚度和表层硬度明显高于单独加稀土Ce或活性炭的工艺;稀土Ce能够同时促进C和N原子在20Cr Mn Ti钢中的扩散速度;C原子的加入有助于20Cr Mn Ti钢中ε相的增多,而稀土Ce的加入却阻碍了ε相的增多;     

常用渗氮材料的调质硬度对渗氮层性能的影响

对于40Cr、35CrMo、38CrMoAlA等常用渗氮材料的不同调质硬度对离子渗氮渗层性能的影响进行了试验分析。结果表明，调质硬度控制在HB250—280范围，可解决渗氮硬度不足和渗层深度偏浅的问题，并可改善渗层的硬度梯度。     

离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理对45钢组织与性能的影响

为进一步提高渗层厚度及渗层性能,对45钢进行离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和光学显微镜对渗层厚度、物相组成、截面与表面硬度、渗层脆性进行了分析。结果表明,复合处理可使45钢获得比单一离子渗氮或离子氮碳共渗更快的渗速、更优的性能。相同的处理时间下,复合处理渗层厚度比单一离子渗氮或离子氮碳共渗大幅度增加,有效硬化层比单一离子渗氮增加约35μm,提高约1倍,同时渗层脆性显著降低。物相分析表明复合处理后化合物层中ε相和γ'相的相对含量发生了变化,即ε相增多,而γ′相减少。     

常用渗氮材料的调质硬度对渗氮层性能的影响

对于40Cr、35CrMo、38CrMoAlA等常用渗氮材料的不同调质硬度对离子渗氮渗层性能的影响进行了试验分析。结果表明,调质硬度控制在HB250～280范围,可解决渗氮硬度不足和渗层深度偏浅的问题,并可改善渗层的硬度梯度。     

等离子体渗氮气压对合金钢渗氮层微观结构和性能的影响

目的 选择M50NiL钢（高合金钢）和AISI 4140钢（低合金钢）2种合金钢,研究渗氮气压对合金钢等离子体渗氮层组织结构、渗层厚度、硬度、韧性和摩擦磨损性能的影响规律。方法 根据离子渗氮GB/T30883—2017,在0～500 Pa渗氮气压范围内选择170、250、350 Pa 3个渗氮气压进行等离子体渗氮,研究渗层微观结构和性能。结果 对于M50NiL和AISI 4140两种合金钢,350 Pa时渗层厚度均最大,170 Pa次之,250 Pa厚度最小。M50NiL钢在350 Pa渗氮和AISI 4140钢在170 Pa渗氮时,表面层具有最优的强韧性。摩擦磨损性能显示,170 Pa和350 Pa气压渗氮的摩擦磨损性能明显优于250 Pa气压渗氮,其中磨损率规律与渗氮层的韧性值测试结果吻合。结论 气压影响了氮离子的能量和分布,从而影响了渗层厚度,钢中的合金元素含量和气压共同影响表面强韧化效果,并且表面强韧化效果直接影响渗氮层的摩擦磨损性能。     

F51双相不锈钢离子渗氮层的组织与性能

目的提高F51双相不锈钢的硬度以及耐磨性能。方法将F51双相不锈钢进行低温(450℃)和高温(550℃)离子渗氮处理,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察F51双相不锈钢渗氮层的微观组织,利用X射线衍射(XRD)方法对渗氮层沿深度方向相组成的变化进行分析,采用显微硬度计、摩擦磨损实验机分别对渗氮层的显微硬度及耐磨性能进行测试,采用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)对磨痕形貌进行观察。结果F51双相不锈钢低温渗氮层主要由N相组成,由表及里为N N+N(少量);高温渗氮层主要由CrN+N相组成,由表及里为CrN+N N+N。高温渗氮层厚度约为低温渗氮层厚度的3倍。低温渗氮样品的平均表面硬度约为基体表面硬度的3.5倍;高温渗氮样品的平均表面硬度约为基体硬度的4倍。基体的摩擦系数约为0.71,低温和高温渗氮处理后样品的摩擦系数大大降低,分别为0.24和0.17。渗氮样品磨痕的宽度和深度较基体显著降低。结论F51双相不锈钢低温渗氮层主要由N相组成,高温渗氮层主要由CrN+N相组成,两种温度渗氮后的样品硬度和耐磨性均得到显著提高。     

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。     

表面形变处理对32Cr3MoVA钢渗氮层组织和性能的影响

测定了32Cr3MoVA钢渗氮层的硬度分布、渗层深度和表面的相组成,对比了表面层形变后渗氮和表面未形变直接渗氮试样的组织和力学性能。结果表明,表面层形变后再渗氮可使渗氮层深度从0．34mm增加到0．61mm,表面层的显微硬度从730HV增加到840HV;X射线衍射分析表明,表面层形变后渗氮层表面的组织主要为体积分数72．6％的Fe3N和27．4％的Fe4N,而表面未形变直接渗氮试样的表面组织为体积分数为17．4％的Fe3N和82．6％的Fe24N10。     

盐浴渗氮处理对FeCrMnNiAl0.2Ti0.1高熵合金组织及性能的影响

采用盐浴渗氮的化学热处理方法对FeCrMnNiAl_0.2Ti_0.1高熵合金进行表面强化,主要工艺为预热+盐浴渗氮+氧化,研究渗氮温度对渗层和性能的影响。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究不同渗氮温度下高熵合金的组织结构和物相,利用显微硬度计和W-2000摩擦磨损试验机分别测量硬度和耐磨性。结果表明,经过盐浴渗氮后,高熵合金表面形成含氮化物和氧化物的复合渗层,渗氮层深度最高为27.1 μm,硬度最高可达1080.0 HV0.2。盐浴渗氮可以有效提高高熵合金的耐磨性,改善摩擦学行为,640 ℃渗氮试样的磨损率仅为0.025 mm³/(N·m),与铸态相比降低了约76.7%。     

B含量对FeCrCoNiMn高熵合金组织及力学性能的影响

采用真空电弧熔炼炉制备了FeCrCoNiMnBx高熵合金,并对其微观组织和力学性能进行测试。未加入B元素时,合金组织具有单一FCC结构的胞状晶。B含量≥0.05时(at%),组织由FCC结构和具有树枝状和纳米颗粒状(Cr,Fe)₂B组成。随B含量的增加,合金的抗拉强度逐渐增加,硼含量为0.2(at%)时,合金的抗拉强度达到最大值610 MPa,但延伸率只有7%。B含量为0.1时,合金的综合力学性能最佳,抗拉强度为550MPa,延伸率为20%。故加入适量的B元素能提高高熵合金综合力学性能。     

Nb含量对Cu-Ni-Nb合金组织及性能的影响

采用真空电弧熔炼工艺熔配Cu-Ni-Nb合金,研究了Nb元素加入量对合金组织、二次枝晶间距、合金导热率及显微硬度的影响。结果表明:随着Nb元素的添加,合金晶粒得到细化,第二相含量增加;合金导热率随Nb含量的增加而提高,Cu-20Ni-5Nb合金导热率最高,为45.45W/m·K。合金显微硬度随Nb含量的增加而降低,Cu-30Ni-1Nb合金硬度值最高,为234.4 HV。     

QPQ复合处理渗氮层结构的激光拉曼光谱法研究

采用X射线衍射、激光拉曼光谱和极化曲线试验等技术分析了QPQ复合处理对Q235钢渗氮层结构和性能的影响。研究表明,激光拉曼光谱能较好地鉴别渗氮层的精细结构和基体中的细小化合物析出相,QPQ技术的氧化处理可使氧离子沿化合物层缺陷向内扩散,所获得的渗氮层结构由外向内依次为Fe3O4和Fe3N两相混合层、化合物层和扩散层。与普通液体渗氮工艺相比,QPQ渗氮层具有更高的硬度和更好的耐腐蚀性能。     

修复除尘管道用耐磨铁基堆焊合金的组织和性能

采用手工电弧焊在45钢上堆焊一种耐磨铁基堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及材料试验机研究了堆焊铁基合金的组织和性能。结果表明,焊态耐磨铁基合金中存在高合金马氏体,其硬度为42.7 HRC,经500℃保温2 h后,堆焊合金的硬度为44.5 HRC,耐磨性有所提高。     

4Cr14Ni14W2Mo钢渗氮层剥落原因分析

使用光学显微镜、电子显微镜及快速测氢仪对 4Cr1 4Ni1 4W2Mo钢渗氮层剥落机理进行了分析研究。找出了渗氮层剥落的根本原因是模锻工艺控制不合理 ,导致钢晶粒粗化 ,粗化的多边形晶粒在进行气体渗氮时易被氮、氢原子饱和 ,使渗氮层中的过渡层产生极大的应力而导致渗氮层脆性剥落     

Al对Al-Cr-Cu-Fe-Ni高熵合金的组织与硬度的影响

利用真空电弧炉熔铸AlxCrCuFeNi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金.金相显微镜与X射线衍射分析表明,AlxCrCuFeNi高熵合金具有面心立方(fcc)和体心立方(bec)结构,合金的铸态组织是典型的树枝晶.Al促进AlxCrCuFeNi合金的bcc结构的形成,而bcc的形成使AlxCrCuFeNi合金的硬度得到提高.     

硼对AZ91镁合金组织及性能的影响

研究了硼对AZ91镁合金显微组织和硬度的影响。结果表明：当B的加入量小于0．01％（质量分数）时，随硼加入量的增加，合金铸态组织和平均晶粒尺寸显著减小，布氏硬度明显提高；B加入量为0．01％时，合金平均晶粒尺寸由未加B的120μm细化到30μm左右；当加入量超过0．01％时，晶粒有粗化的趋势；分析认为具有密排六方结构的高熔点化合物AlB2（Tm=980℃）可作为α-Mg的异质核心，大量异质结晶核心的存在是使α-Mg晶粒细化的主要原因。     

硼对AZ91镁合金组织及性能的影响

研究了硼对AZ91镁合金显微组织和硬度的影响。结果表明:当B的加入量小于0.01%(质量分数)时,随硼加入量的增加,合金铸态组织和平均晶粒尺寸显著减小,布氏硬度明显提高;B加入量为0.01%时,合金平均晶粒尺寸由未加B的120μm细化到30μm左右;当加入量超过0.01%时,晶粒有粗化的趋势;分析认为具有密排六方结构的高熔点化合物AlB2(Tm=980℃)可作为α-Mg的异质核心,大量异质结晶核心的存在是使-αMg晶粒细化的主要原因。