35鋼表面增壓噴丸處理納米化對(duì)氣體軟氮化的影響的研究.pdf

1、納米晶體材料以其結(jié)構(gòu)獨(dú)特,性能優(yōu)異而備受關(guān)注。但是由于制備納米塊狀材料缺乏有效的技術(shù),納米塊狀材料的運(yùn)用受到一定的限制,金屬材料通過(guò)表面的自身納米化處理可以在表面獲得納米晶組織。本課題在普通的噴丸機(jī)上增加增壓裝置,采用增壓噴丸技術(shù)對(duì)35鋼進(jìn)行轟擊處理,使35鋼表層獲得納米晶層組織。利用XRD、透射電鏡、掃描電鏡、顯微硬度儀和粗糙度儀分別對(duì)樣品的物相組成,微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試和分析,探討了表面納米結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理。
　　

2、 氣體軟氮化具有處理溫度低,滲層性能高等特點(diǎn),而且氣體軟氮化過(guò)后的零件,即使再加熱到軟氮化溫度附近,零件表面硬度也不會(huì)降低,而在工業(yè)上廣泛運(yùn)用。由于納米結(jié)構(gòu)的大量晶界及位錯(cuò)等缺陷為其擴(kuò)散提供了重要的通道；另一方面表面的強(qiáng)烈塑性變形增大了晶界的體積分?jǐn)?shù),提高了原子的擴(kuò)散速率。
　　 在倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的今天,將表面納米化技術(shù)與傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)相結(jié)合,利用納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)異性能來(lái)縮短滲氮周期,對(duì)表面納米化后的試樣進(jìn)行0.5h、1h、2h、3

3、h的軟氮化處理。利用金相顯微鏡,XRD,掃面電鏡,電子探針,顯微硬度儀,摩擦磨損機(jī),電化學(xué)工作站對(duì)滲氮層的成分以及氮化層的性能進(jìn)行了分析和探討。研究的結(jié)果表明:
　　 (1)在噴丸壓力為0.65Mpa,噴丸時(shí)間為30min,噴距為11cm,擺角為45°的條件下35鋼表面能形成晶粒大小約為10nm,厚度大約為40μm的納米晶層,對(duì)電子衍射花樣進(jìn)行標(biāo)定,各晶粒的晶體學(xué)取向隨機(jī),晶粒分布均勻。
　　 (2)經(jīng)過(guò)30min增壓噴

4、丸處理后試樣的表面硬度比基體的硬度值提高了近1倍,在不同時(shí)間噴丸處理中,30min的噴丸處理時(shí)間后表面粗糙度最佳。
　　 (3)經(jīng)過(guò)噴丸時(shí)間30min,在550℃強(qiáng)滲階段保溫2H,在570擴(kuò)散階段保溫1H,獲得的氮化層厚度為140m,硬度達(dá)到573.5HV0.05。
　　 (4)增壓噴丸軟氮化處理后,在距離表面大約20μm范圍內(nèi)氮含量呈梯度分布,最高含氮量并不是出現(xiàn)在表面,同時(shí)表面納米化組織對(duì)碳元素在低溫的滲入也有促進(jìn)作

5、用。
　　 (5)在油潤(rùn)滑的條件下進(jìn)行的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在100N的載荷條件下,噴丸軟氮化的摩擦因數(shù)最小,表面納米化的次之,原始試樣的摩擦因數(shù)最大；當(dāng)載荷增加到200N時(shí),摩擦因數(shù)降低。軟氮化后表面的磨損痕跡只是平行的小溝槽,表面納米化軟氮化試樣明顯地提高了抗磨性能。
　　 (6)通過(guò)電化學(xué)腐蝕極化實(shí)驗(yàn)表明表面納米化降低了試樣的抗腐蝕性能,而經(jīng)過(guò)表面納米化的氣體軟氮化試樣,能夠形成明顯的鈍化區(qū),維鈍電位范圍廣0.1175