不銹鋼氣體滲氮改性研究.pdf

1、由于不銹鋼的表面硬度較低、耐磨性較差制約了不銹鋼在工具、軸承等方面的應(yīng)用，而不銹鋼經(jīng)滲氮處理后表層形成具有高硬度的滲氮層，可顯著提高其表面的耐磨性，因此本文選用具有代表性的2Cr13馬氏體不銹鋼和0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼作為基體材料，開展不銹鋼的氣體滲氮研究。采用透射電鏡、掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡、X射線衍射儀、顯微硬度計(jì)、材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、電化學(xué)工作站及摩擦試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)地研究了滲氮時(shí)間及溫度、冷卻方式和后續(xù)回火處理工藝對(duì)不銹鋼氣體滲氮試樣

2、微觀組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。主要得到以下結(jié)論:
　　(1)隨著滲氮溫度的升高，2Cr13鋼滲層的微觀組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。450℃滲氮試樣無化合物層，且滲層不均勻;500℃滲氮試樣形成了致密的化合物層，且致密化合物層的厚度不隨時(shí)間的延長而改變，但擴(kuò)散層隨時(shí)間延長逐漸增厚;550℃滲氮試樣的化合物層存在大量孔洞。500℃滲氮試樣的擴(kuò)散層組織主要由含有大量位錯(cuò)及位錯(cuò)胞的板條馬氏體和大量的納米氮化物析出相組成，其中晶內(nèi)和亞晶界上的析出相主要

3、為CrN相，板條馬氏體晶界析出相主要為ε-Fe2-3N或者(Cr，F(xiàn)e)2N相。當(dāng)滲氮溫度升高至550℃時(shí)，馬氏體發(fā)生了回復(fù)，CrN析出相生長成納米厚度的大片狀，擴(kuò)散層組織轉(zhuǎn)變成由α-Fe和CrN組成的片狀珠光體形態(tài)。
　　(2)2Cr13鋼滲氮后試樣的表面硬度、耐磨性、抗彎強(qiáng)度及抗拉屈服強(qiáng)度大幅提高，抗腐蝕性能略有降低，而滲氮層的韌性大幅降低。2Cr13鋼氣體滲氮試樣硬度隨滲氮溫度的升高先升高后下降，在500℃達(dá)到峰值硬度。2C

4、r13鋼滲氮后的冷卻方式和溫度低于420℃的回火處理基本不改變滲氮層的微觀組織，其滲層硬度都保持在1000HV0.1以上。鎳鈷磷合金化學(xué)鍍處理可大幅度提高滲氮試樣在酸性環(huán)境下的抗腐蝕性能。
　　(3)0Cr18Ni9鋼經(jīng)450-610℃氣體滲氮4h后，其滲層的相結(jié)構(gòu)隨滲氮溫度的變化而改變，當(dāng)滲氮溫度≤500℃時(shí)，滲氮層較薄(約10μm)且表面相結(jié)構(gòu)主要是S相;當(dāng)滲氮溫度≥520℃時(shí)，表面相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镃rN、γ'-Fe4N等氮化物相