[服務(wù)項目]主題： 離子滲氮滲氮溫度對耐磨性能影響— ... 發(fā)布者： 上海氧化
05/22/2017
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離子滲氮滲氮溫度對耐磨性能影響—上海氧化
在離子滲氮過程中，保溫之前采用高電壓(1000V)、低氣壓(100～120Pa)加強離子濺射去除試樣表面的鈍化層。通過加強離子濺射，可全方位、較均勻地摧毀不銹鋼表面的原生鈍化膜和再生鈍化膜， 活化金屬表層和亞表層，使不銹鋼表面晶格缺陷或位錯密度增加，有利于[N]的吸附和擴散。可以看出，低溫離子滲氮、氮碳共滲，雖然表面也得到高的硬度，但是滲層淺，硬度梯度大。其原因是滲氮溫度低，活性[N]離子少，[N]離子擴散系數(shù)關(guān)系式為：D=D0E-Q/RT。式中：D0和Q 為[N]在Fe 的不同相中擴散的常數(shù)。可知，擴散系數(shù)與溫度密切相關(guān)，同時鉻與氮元素之間具有很強的親和力， 也限制了氮的擴散， 因此低溫離子滲氮時得到的滲氮層薄。而當溫度升高后，活性[N]離子多，[N]離了擴散加快，得到的滲氮層比較厚。
滲氮層微觀組織來看，試樣S1的滲氮層經(jīng)腐蝕液腐蝕后呈白亮色，沒有看到明顯的滲氮層；而試樣S2的滲氮層經(jīng)腐蝕液腐蝕后呈黑灰色。說明在450℃滲氮處理時滲層中沒有鉻的氮化物析出，低溫離子滲氮形成了過飽和奧氏體固溶體；而在520℃滲氮處理時有鉻的氮化物析出。
★ 滲氮溫度對耐磨性能的影響——上海氧化企業(yè)來為大家娓娓道來
奧氏體不銹鋼離子滲氮處理前后耐磨性能的對比圖。實驗所加載荷為10N，轉(zhuǎn)速為80 r/min，時間為15h。經(jīng)過滲氮處理的奧氏體不銹鋼其耐磨性能比未處理時提高了4～5 倍。低溫離子滲氮(S1)由于滲層淺， 其耐磨性能比常規(guī)溫度下的離子滲氮(S2)稍差。奧氏體不銹鋼經(jīng)離子滲氮后，由于其表面生成了CrN、Cr2N，而CrN比FeN 的生成熱高，因而更穩(wěn)定，硬度也更高，耐磨性能得到了很大的提高。
把經(jīng)過離子滲氮處理和未處理的試樣放入0.5mol/LNaCl+0.3 mol/LHCl 流質(zhì)中于室溫(約25℃)下浸泡24 h，可明顯看到，浸泡經(jīng)常規(guī)溫度離子滲氮處理后試樣的腐蝕液變?yōu)榛鞚帷母g液中取出試樣吹干后用分析天平稱出它們的質(zhì)量， 與浸泡前的質(zhì)量相比，未經(jīng)滲氮處理、低溫滲氮處理和常規(guī)溫度滲氮處理試樣的失重率分別為2.8×10、3.0×10 和6.5×10mg/mm·h。未經(jīng)滲氮處理的奧氏-2-2-2 2
體不銹鋼由于其表面形成了一層Cr的氧化膜(鈍化層)而起到保護基體作用，因而耐腐蝕性好；低溫離子滲氮后其耐腐蝕性基本不變， 原因是其表面形成了過飽和奧氏體固溶體，沒有鉻的氮化物析出；而經(jīng)520℃滲氮處理的奧氏體不銹鋼其耐腐蝕性能有較大的下降，原因是Cr與N的親和力比Fe 與N 的強，滲層中有大量Cr的氮化物(CrN、Cr2N)析出，使基體貧鉻，（鹽浴氮化）在表面硬度顯著提高的同時表面耐腐蝕性能嚴重惡化。
★ 采用低溫和常規(guī)滲氮溫度對奧氏體不銹鋼進行離子滲氮，滲氮層的顯微硬度均達到1150HV0.05以上，低溫離子滲氮得到的滲氮層較薄，硬度梯度大。
★奧氏體不銹鋼經(jīng)過低溫離子滲氮后，其耐磨性能提高4～5倍，而耐腐蝕性基本保持不變；常規(guī)滲氮溫度下離子滲氮，雖然耐磨性能也提高4～5倍，但由于奧氏體不銹鋼表面有鉻的氮化物析出，使其耐腐蝕性能大幅度下降。 4 不銹鋼固溶滲氮傳統(tǒng)的不銹鋼滲氮工藝，一般采用的溫度為500～6OO℃ 。保溫時間為25—50 h，所得的滲氮層深度為0.1～0.3mm。為提高滲氨層深度，就必須提高溫度，加快擴散，并延長滲氮時間。但提高溫度，滲氮速度加快，又會使表面層的硬度有所下降。因此滲氮層淺一直是滲氮工藝中存在的問題。而固溶滲氮很好地解決了這一問題，在1100—1150℃ 溫度下使?jié)B氮層達2.5 mm。若不銹鋼中的奧氏體不穩(wěn)定，在淬火過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，那么固溶滲氮和傳統(tǒng)的滲氮工藝有很大的差別，而是與表面淬火更接近。然而根據(jù)合金的成分，淬火后也能得到高強度的奧氏體表面層。高硬度的馬氏體表面層對不銹鋼軸承、工具和齒輪很有利；而高強度和韌性的奧氏體表面層可提高不銹鋼件(如液流機械中的泵和閥門等)的耐空氣和體的腐蝕性。固溶滲氮成本很低．可替代加壓冶金或粉末冶金生產(chǎn)的高氮鋼。至近這些年，氮是影響高合金鋼發(fā)展的主要因素。固溶滲氮工藝至少可改變表面層性能。使高合金鋼在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。
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最后更新: 2017-05-22 13:46:54
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