氮離子注入00Cr17Ni14Mo2鋼表面改性機(jī)理研究.pdf

1、高溫離子注入能有效克服常規(guī)離子注入層淺的不足。本文是在250℃,將48keV,劑量為5×1017N+/cm2、7×1017N+/cm2、10×1017N+/cm2、15×1017N+/cm2的氮離子注入00Cr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼表層后,采用多功能掃描俄歇電子譜儀(AES)、X光電子譜儀(XPS)、X射線衍射分析儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、Triboindenter納米壓痕儀、PARSTAT電化學(xué)測(cè)試儀器和ALEX-1多

2、功能球/盤(pán)狀摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)機(jī)等,研究了注入劑量對(duì)注入層氮離子的分布、組織結(jié)構(gòu)、納米硬度、耐腐蝕性能和耐磨性能的影響。繼而研究了熱處理溫度對(duì)注入層組織結(jié)構(gòu)、納米硬度、耐腐蝕性能和耐磨性能的影響。結(jié)果表明,氮離子注入00Cr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼的N濃度分布與低溫注入的有很大不同,氮分布形態(tài)呈明顯的擴(kuò)散特征,并隨注入劑量的增加,含氮層深度增大。XPS和XRD分析表明,氮離子注入00Cr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼后,在表面區(qū)域形

3、成了CrN和Cr2O3化合物,在更深的含氮層則以N的固溶體形式存在,形成了不同含氮量的氮固溶膨脹奧氏體γN相。氮離子注入后的00Cr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼,經(jīng)不同溫度的熱處理,氮離子向更深的區(qū)域擴(kuò)散。此外,XRD分析還表明氮在該不銹鋼中的含量和擴(kuò)散深度明顯依賴于晶向。在氮離子注入過(guò)程中,注入劑量對(duì)00Cr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼基體的納米硬度,抗摩擦磨損性能及電化學(xué)腐蝕性能均有一定的影響。在同一載荷下注氮后的00Cr17N

4、i14Mo2不銹鋼壓入深度淺,納米硬度明顯提高。注氮后經(jīng)500℃和600℃溫度熱處理后的樣品納米壓痕硬度與未進(jìn)行熱處理的相差不大,這是由于注氮后的強(qiáng)化機(jī)制主要是固溶強(qiáng)化,進(jìn)行熱處理后,固溶度和晶格缺陷密度降低,固溶強(qiáng)化和缺陷強(qiáng)化對(duì)基體的強(qiáng)化貢獻(xiàn)小,然而氮化物的彌散析出強(qiáng)化有可能彌補(bǔ)。熱處理改變了離子、空位的擴(kuò)散行為、聚集和消失方式,從而改變了強(qiáng)化機(jī)理。熱處理后00Cr17Ni14Mo2不銹鋼含氮層進(jìn)一步增厚,也可進(jìn)一步強(qiáng)化表面。氮離子注