42CrMo离子渗氮后氧化及氮氧共渗研究

发布时间：2017-08-30 18:20

  本文关键词：42CrMo离子渗氮后氧化及氮氧共渗研究

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【摘要】：离子渗氮又称辉光渗氮,是一种利用辉光放电现象将活性氮原子渗入材料内部,强化钢材表面性能的一种化学热处理技术。探索和研究以离子渗氮为基础的复合工艺是该领域的热点,本项课题研究了后氧化和离子氮氧共渗复合处理工艺,有效提高了渗层的综合性能。本文选用调质态42CrMo钢作为实验研究材料,选用普通空气作为后氧化和氮氧共渗的氧气源,探究后氧化和离子氮氧共渗的作用及机理。采用光学显微镜、维氏硬度计、电化学测试工作站等测试仪器对复合处理后42CrMo钢复合渗层组织、厚度、外观形貌及耐蚀性进行了测试和分析。同时,研究了不同空气流量对42CrMo钢离子氮氧共渗组织与性能的影响。研究发现,42CrMo钢离子渗氮试样经空气后氧化处理,在原氮化层表面生成一层厚1-2μm、由Fe3O4和Fe2O3两物相组成的氧化层,且两种氧化物比值由后氧化工艺参数决定,400℃+60min后氧化时生成的氧化层Fe3O4含量最大、耐蚀性最佳,其原因是该条件下生成Fe3O4的吉布斯自由能较小。结果还发现随后氧化时间延长或温度升高,离子氮化层厚度逐渐减薄。空气流量3L/min为最佳后氧化工艺条件,所得复合渗层综合性能最优。添加不同流量空气对42CrMo钢进行离子氮氧共渗处理后发现:普通空气可以作为离子氮氧共渗氧气源,且添加适量空气可大大提高42CrMo钢离子渗氮速度。离子氮氧共渗处理后化合层厚度比常规离子渗氮厚度提高50%以上,有效硬化层深度提高100μm以上,表面硬度最大达到790HV0.05,比常规离子渗氮提高60 HV0.05,硬度梯度更加平缓。渗层中含微量Fe3O4,起到提高耐蚀性的效果。同时,研究发现,空气流量0.3L/min为最佳离子氮氧共渗工艺参数。
【关键词】：42CrMo钢 离子渗氮后氧化 耐蚀性 氮氧共渗 吉布斯自由能
【学位授予单位】：常州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG156.8
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1. 绪论9-29
• 1.1 引言9-10
• 1.2 化学热处理技术10-25
• 1.2.1 化学热处理的概念10-11
• 1.2.2 化学热处理的基本原理11-14
• 1.2.3 化学热处理的分类14-16
• 1.2.4 离子氮化技术16-17
• 1.2.5 离子渗氮设备17-18
• 1.2.6 离子渗氮特点18-19
• 1.2.7 离子渗氮原理与氮化层组织形态19-24
• 1.2.8 离子渗氮的应用24-25
• 1.3 后氧化技术25-26
• 1.3.1 空气后氧化25
• 1.3.2 离子后氧化25-26
• 1.3.3 离子后氧化背景26
• 1.4 氮氧共渗技术26-27
• 1.4.1 离子氮氧共渗26
• 1.4.2 离子氮氧共渗背景26-27
• 1.5 课题研究意义27-28
• 1.6 课题研究内容28-29
• 2. 实验材料与方法29-36
• 2.1 实验材料29-30
• 2.2 实验设备30
• 2.3 工艺实验30-34
• 2.3.1 工艺流程30-32
• 2.3.2 工艺参数32-34
• 2.4 测试与分析34-36
• 3. 后氧化对离子渗氮 42CrMo钢组织和性能的影响36-51
• 3.1 引言36
• 3.2 结果与分析36-47
• 3.2.1 显微组织36-38
• 3.2.2 XRD分析38-39
• 3.2.3 表面形貌和EDS分析39-41
• 3.2.4 显微硬度41-42
• 3.2.5 耐蚀性分析42-44
• 3.2.6 空气流量对渗层组织和性能的影响44-47
• 3.3 分析与讨论47-50
• 3.3.1 后氧化机理47-49
• 3.3.2 后氧化对渗层耐腐蚀性的影响分析49-50
• 3.4 小结50-51
• 4. 离子氮氧共渗对 42CrMo钢组织和性能的影响51-60
• 4.1 引言51
• 4.2 结果与分析51-57
• 4.2.1 金相组织51-52
• 4.2.2 XRD分析52-53
• 4.2.3 显微硬度53-54
• 4.2.4 耐蚀性分析54-55
• 4.2.5 渗层厚度55-57
• 4.3 分析与讨论57-58
• 4.3.1 离子氮氧共渗机理57-58
• 4.3.2 离子氮氧共渗对耐蚀性的影响58
• 4.4 小结58-60
• 5. 全文总结60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间的研究成果65-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 佟宇;郭天文;王菁;梁海锋;弥谦;;等离子渗氮、离子镀TiN复合处理对纯钛铸件硬度及耐磨性的影响[J];真空科学与技术学报;2011年04期

2 李杨;徐久军;王亮;;42CrMo钢表面纳米化对离子渗氮的影响[J];中国表面工程;2010年03期

3 徐重;张艳梅;张平则;贺志勇;高原;;双层辉光等离子表面冶金技术[J];热处理;2009年01期

4 石杰;王德仁;何业东;齐慧滨;;温度对氢气还原热轧碳钢表面氧化皮的影响[J];材料热处理学报;2008年04期

5 赵慧丽;刘玲;朱彦军;赵程;;高速钢的活性屏离子渗氮[J];热加工工艺;2008年10期

6 吴凯;王蕾;刘国权;许伯藩;;奥氏体不锈钢循环离子氮氧共渗工艺研究[J];金属热处理;2007年12期

7 周潘兵;周浪;陈忠博;;高速钢氧氮共渗与渗氮后氧化的组织与性能比较[J];金属热处理;2007年05期

8 周潘兵,周浪;氧化层对渗氮动力学的影响[J];材料热处理学报;2005年04期

9 田绍洁,杨利,刘承仁,丁得刚,任慧远,张天强,沈根伟;极具竞争力的离子渗氮设备[J];机械工人;2005年02期

10 马贵成;离子氮化技术及应用[J];煤矿机械;2004年07期

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本文编号：760862