00Cr12Ni9Mo4Cu2Ti馬氏體時效不銹鋼的離子滲氮及其組織性能研究.pdf

1、超高強(qiáng)度馬氏體時效不銹鋼不但具有良好的塑性和優(yōu)異的斷裂韌性，同時還具有良好的的可加工性能、焊接性能、優(yōu)秀的耐腐蝕性能和耐磨性能，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療器械、航空航天和核能等重要領(lǐng)域。近年來隨著馬氏體時效不銹鋼在汽車金屬帶式無級變速器上的應(yīng)用推廣，使得該鋼的應(yīng)用前景變得更加廣闊。金屬帶不僅要求材料具有良好的韌性，同時也要求材料具有很好的耐磨性。因此如何進(jìn)一步提高馬氏體時效不銹鋼的耐磨性，延長該鋼的服役壽命，就具有很好的工程意義和經(jīng)濟(jì)價

2、值。本研究正是從這個問題出發(fā)，期望通過采用離子滲氮處理的方法來提高該鋼的耐磨性，延長使用壽命。 本文熔煉了一種00Cr12Ni9Mo4Cu2Ti馬氏體時效不銹鋼，并對經(jīng)固溶處理和冷加工變形的試樣進(jìn)行了不同溫度、時間下的離子滲氮處理，通過金相觀察、維氏硬度測試、X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜分析(EDS)、磨損實(shí)驗和鹽霧實(shí)驗，研究了不同離子滲氮溫度、時間對氮化層顯微組織結(jié)構(gòu)、硬度、耐磨性和耐腐蝕性能的影響

3、。 研究結(jié)果表明材料經(jīng)離子滲氮處理后表面能形成一層厚度達(dá)40～100μm的氮化層。材料在400℃離子滲氮4h后，氮化層主要有氮離子濃度過飽和的αN相(擴(kuò)大馬氏體相)組成；當(dāng)材料在500℃進(jìn)行離子滲氮處理時，氮化層主要由αN相、γ'-Fe4N相、ε相組成，并有大量的CrN相形成；當(dāng)滲氮溫度高于600℃時，ε相、CrN的含量繼續(xù)增加，γ'-Fe4N相略有減少，αN相幾乎完全分解。隨著滲氮時間的增加ε相、CrN的含量略有增加。

4、 經(jīng)離子滲氮處理后的試樣的表面硬度和耐磨性比未經(jīng)滲氮的試樣都有明顯的提高。材料在500℃離子滲氮4h后表面硬度達(dá)到最高，為1350HV50g。隨著滲氮溫度與時間的變化，顯微硬度成拋物線狀變化。結(jié)合XRD、EDS數(shù)據(jù)，硬度的增加與αN相、γ'相、ε相和CrN等硬化相的生成有關(guān)；硬度的下降與高溫脆性相的生成以及組織粗化等有關(guān)。材料的耐磨性隨著滲氮溫度的增加成拋物線狀變化，隨著滲氮時間的增加，材料的耐磨性不斷提高，但是耐磨性增加的幅度逐漸減弱