40Cr鋼氮氣—甲烷離子氮碳共滲工藝及機理的研究.pdf

1、工程上絕大多數(shù)零件的失效都是從表面開始的,開發(fā)新的表面強化技術(shù)對于提高機械零件的使用壽命具有重要的意義。離子滲氮技術(shù)由于滲氮層性能好、生產(chǎn)周期短、工件變形小等優(yōu)點,在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛的應用。研究和開發(fā)以離子滲氮為基礎(chǔ)的復合工藝,節(jié)能降耗、減少污染,是當前該領(lǐng)域的一個熱點。本文從減少環(huán)境污染出發(fā),用氮氣取代常用的氨氣,以氮氣-甲烷混合氣體作為氣源,探討在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用的離子軟氮化工藝。采用金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、顯微硬度

2、計、MRH-3型磨損試驗機、電化學性能分析測試儀等實驗手段,分析測試了40Cr鋼經(jīng)氮氣-甲烷離子氮碳共滲工藝處理后的成分、組織、結(jié)構(gòu)、性能,并與常規(guī)離子滲氮進行了比較。對氮氣-甲烷離子氮碳共滲的機理進行了初步分析討論。結(jié)果表明:
　　①40Cr鋼經(jīng)氮氣-甲烷離子氮碳共滲后,顯微組織與常規(guī)離子滲氮相似,由化合物層、擴散層和基體三部分組成。
　?、谠谕瑯拥牡獨?甲烷流量比下,試樣表層的硬度隨著試驗電壓的降低而遞減;在同一試驗電壓

3、下,隨著甲烷流量的增大,試樣表層的硬度顯著增加,所獲得的滲層也較深。
　?、劢?jīng)氮氣-甲烷離子氮碳共滲處理后,40Cr鋼共滲層的氮化物以ε-Fe3N為主,隨著工藝參數(shù)的變化,還可能出現(xiàn)Fe2N、Fe4N和Fe3C相。無論耐磨性還是耐蝕性,都以ε- Fe3N相性能最佳。
　?、芗淄殡x解產(chǎn)生的活性碳原子,為滲碳提供了物質(zhì)前提,加速了表面氮化物的形核;離解產(chǎn)生的H·充當“炮彈”作用,不僅去除鈍化膜且活化工件表面,更重要的是碰撞時將自