幾種合金鋼的表面納米化和滲氮行為研究.pdf

1、表面納米化和滲氮相結(jié)合的復(fù)合表面強(qiáng)化手段，不僅能夠有效地改善材料表面的硬度，而且可以降低滲氮溫度、縮短滲氮周期，有很廣泛的應(yīng)用前景。表面納米化材料的低溫滲氮已經(jīng)有了比較系統(tǒng)的研究，實(shí)驗(yàn)滲氮溫度均在500℃以下。退火研究表明，在500℃～550℃溫區(qū)，表面納米化鋼鐵材料的晶粒尺寸仍可保留在亞微米量級(jí)，其對(duì)滲氮過程也有一定的促進(jìn)作用。本工作對(duì)在該溫區(qū)的復(fù)合滲氮進(jìn)行了研究。
　　首先采用表面機(jī)械研磨技術(shù)(SMAT)分別對(duì)20CrMo鋼、

2、42CrMo鋼、40Cr鋼、和0Cr18Ni9不銹鋼進(jìn)行表面納米化，再對(duì)不同材料的表面納米化樣品和原始樣品進(jìn)行530℃滲氮，利用金相顯微鏡、X-射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、顯微硬度計(jì)等手段對(duì)滲氮層進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和硬度的詳細(xì)分析。研究表明:
　　20CrMo鋼、42CrMo鋼、40Cr鋼和0Cr18Ni9鋼經(jīng)過表面機(jī)械研磨處理可以發(fā)生強(qiáng)烈塑性變形，實(shí)現(xiàn)材料的表面納米化。樣品表層的塑性變形隨著距表面深度的增加，呈梯度變化，晶粒

3、尺寸逐漸增大。
　　530℃離子滲氮實(shí)驗(yàn)表明，SMAT樣品的表層晶粒長大為亞微米晶，但未發(fā)生再結(jié)晶。樣品的滲氮層可分為化合物層和擴(kuò)散層，SMAT樣品的表層硬度高于粗晶樣品，滲層深度大于粗晶樣品。SMAT樣品的化合物層厚度約10μm，擴(kuò)散層中的氮化物呈顆粒狀析出，針狀氮化物被抑制。
　　530℃氣體滲氮實(shí)驗(yàn)表明，去除表面白亮層的滲氮20CrMo鋼樣品通過表面機(jī)械研磨處理后，其表面硬度與原始滲氮樣品的白亮層硬度接近，但脆性降低。