离子渗氮对不锈钢和铸铁组织与性能的影响

摘要

本文对1Cr18Ni9Ti、1Cr13、0Cr18Ni9不锈钢及不同基体组织、不同石墨形状的铸铁进行了不同温度的离子渗氮。 利用金相显微镜及扫描电镜观察了渗氮层显微组织形貌；利用能谱仪测试了渗层中元素的含量及分布情况；利用HVS-1000型数显显微硬度计测定了渗层不同深度处的硬度变化；采用改制的摩擦磨损试验机测试了渗氮层摩擦磨损特性；利用盐雾腐蚀试验箱测试了渗氮层的耐腐蚀性，得到如下结论： (1)渗氮后不锈钢的表面硬度提高了4倍多，随着渗氮温度升高，不锈钢渗氮层表面硬度降低，在距表面一定距离后，提高渗氮温度，渗层硬度升高。渗氮后不锈钢的耐磨性有不同程度提高。在距表面10μm以内，低温渗氮的渗层最耐磨损。 (2)高温渗氮会严重恶化不锈钢的耐腐蚀性，而低温440℃渗氮，对其耐蚀性影响不大。 (3)不锈钢高温渗氮后表面粘附一层黑色物质CrN、Fe4N，还有Cr2O3、Fe2O3氧化物，用抛光的方法很容易除去黑层物质，除去后不影响渗氮层厚度。不锈钢渗氮后还会产生边缘效应。 (4)不同的石墨形态对铸铁渗氮层厚度没什么影响。不同基体组织铸铁渗氮层厚度不同，铁素体基体的渗层厚度比珠光体的渗层厚度大。 (5)渗氮后铸铁的表面硬度提高了将近3倍，同时铁素体基渗层硬度比珠光体基渗层硬度小。渗氮后铸铁耐磨性提高了将近3倍，在距表面3μm以内，520℃渗氮层耐磨性较560℃渗氮层耐磨性强。

目录

文摘

英文文摘

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1 综述

1.1离子渗氮技术发展概况

1.1.1离子渗氮技术的发展及现状

1.1.2离子渗氮的主要特点

1.1.3离子渗氮机理及研究进展

1.2不锈钢离子渗氮

1.2.1不锈钢离子渗氮技术的发展

1.2.2不锈钢离子渗氮的优点

1.2.3渗氮不锈钢的选材

1.2.4合金元素对渗氮的影响

1.2.5不锈钢不同温度离子渗氮生成的显微组织

1.3铸铁离子渗氮

1.3.1铸铁离子渗氮特点

1.3.2铸铁离子渗氮工艺特点

1.4本课题的意义

2 实验过程与检测方法

2.1实验材料

2.2渗氮前热处理

2.3离子渗氮工艺参数

2.4渗氮试样的检测方法

2.4.1组织观察与渗氮层厚度的测定

2.4.2显微硬度测定

2.4.3耐磨性测定

2.4.4耐腐蚀性测定

3 离子渗氮对不锈钢组织及性能的影响

3.1引 言

3.2温度对不锈钢离子渗氮层显微组织的影响

3.3温度对不锈钢离子渗氮层厚度的影响

3.4温度对不锈钢离子渗氮层硬度的影响

3.5温度对不锈钢离子渗氮层耐磨性的影响

3.6温度对不锈钢离子渗氮层耐腐蚀性的影响

3.7不锈钢离子渗氮中的黑层及边缘效应

3.7.1表面黑层

3.7.2边缘效应

3.8本章小结

4 离子渗氮对铸铁组织及性能的影响

4.1渗氮处理基础

4.1.1 Fe-N系状态图

4.1.2渗氮过程中组织的形成及氮的扩散

4.2铸铁离子渗氮层的显微组织

4.3温度及基体组织对铸铁离子渗氮层厚度的影响

4.3.1温度及基体组织对铸铁渗氮层厚度的影响

4.3.2渗氮层沿石墨周围形成

4.4温度及基体组织对铸铁离子渗氮层硬度的影响

4.5温度对铸铁离子渗氮层耐磨性的影响

4.6铸铁和不锈钢渗层厚度对比分析

4.7本章小结

结 论

参考文献

致 谢