离子氮碳共渗加后续离子氧化复合处理的研究

摘要

该项研究是在离子氮碳共渗的基础上,采用了一种与其相结合的离子复合化学热处理的新方法--离子氮碳共渗加后续离子氧化复合处理[简称为Ion(NC+O)复合处理].对Ion(NC+O)复合处理后45钢试样的复合渗层的表面形貌、组织结构、形成过程中的影响因素及其耐磨耐蚀性能进行了较为深入细致的研究.通过大量的Ion(NC+O)复合处理的工艺试验,分别研究了离子氮碳共渗阶段和离子氧化阶段处理过程中的气体成分、压强、温度、时间等工艺参数对氮碳共渗化合物层及氧化层的厚度、成分、性能等的影响.通过研究,优化了Ion(NC+O)复合处理工艺参数,保证了Ion(NC+O)复合渗层的组织、结构与性能.通过扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪等显微分析仪器对复合渗层的表面形貌、组织结构及性能进行了分析研究,并初步探讨了复合渗层的生成机理.经Ion(NC+O)复合处理后可获得氧化层+化合物层+扩散层的复合渗层.氧化层的成分为Fe<,3>O<,4.,厚度约为2~5 μm;化合物层的成分主要为Fe<,2>~<,3>N,厚度约为15~25 μm;扩散层的成分主要为Fe<,4>N,厚度大于0.1 mm.摩擦磨损试验结果表明:复合渗层有较好的耐磨性能,与淬火45钢及离子氮碳共渗的试样相比,复合渗层的耐磨性得到了显著的提高,而且摩擦系数明显减小.其原因在于复合渗层表面形成的Fe<,3>O<,4>膜具有较低的摩擦系数.对于复合渗层来说,有一定厚度的高硬度氮碳共渗层起到了对氧化层的支撑作用,同时表面氧化层有着优良的减摩作用,从而提高了Ion(NC+O)复合渗层耐磨能力.腐蚀试验结果表明:在5﹪NaCl溶液中,复合渗层有着优良的耐蚀性能,其耐蚀性不但远比离子氮碳共渗处理、发黑处理、镀硬铬处理要好,甚至优于奥氏体不锈钢.其原因在于Ion(NC+O)复合处理后表面生成的Fe<,3>O<,4>不仅电极电位高,而且组织均匀、致密,这层氧化膜对基体起到了很好的保护作用.

目录

文摘

英文文摘

主要符号说明

1绪论

1.1表面工程的进展

1.2离子化学热处理及其发展

1.3离子化学热处理的应用

1.4本课题的主要研究内容及应用前景

2离子氮碳共渗处理

2.1试验部分

2.2工艺参数的选择

2.3试验结果及分析

2.4讨论

2.5结论

3后续离子氧化处理

3.1试验部分

3.2工艺参数的选择

3.3试验结果及分析

3.4讨论

3.5结论

4复合渗层耐磨性能的研究

4.1试验部分

4.2试验结果及分析

4.3讨论

4.4结论

5复合渗层耐蚀性能的研究

5.1试验部分

5.2试验结果及分析

5.3讨论

5.4结论

结论

结束语

参考文献

致谢