真空渗氮工艺特性及渗氮层性能研究

论文摘要

本文采用正交设计实验研究了典型低碳钢（Q235钢）的真空渗氮工艺特性以及渗氮层的表面硬度和渗层硬度梯度以及耐腐蚀性能等;通过改变工艺参数,可以减小渗氮疏松情况的出现概率,也可以改变渗层的组织结构;通过对真空渗氮层表面硬度、渗层硬度、耐腐蚀性的研究,探索了真空渗氮工艺参数（压力、渗氮温度、渗氮时间、脉冲间隔）对渗氮层组织性能的影响规律。结果表明:真空渗氮明显提高了渗氮速度,真空渗氮的渗氮层中白亮层组织致密,与基体结合强度得到了很大的提高,表层硬度和耐蚀性能也有很大程度的提高,从而增强了材料表面的耐磨性。通过电化学腐蚀实验所得数据的对比分析归纳出了真空渗氮工艺参数对渗层耐腐蚀性能的影响规律:随着渗氮温度的升高,白亮层变厚,但当渗氮温度上升到一定值时,随着渗氮温度的继续升高,白亮层的致密性开始下降,渗层的硬度和耐蚀性能都随着有所下降;随渗氮时间的增加,白亮层厚度一直在增加,但当渗氮时间增加到一定程度后,白亮层增加的幅度减缓,同时白亮层的致密性表现出致密→不致密的变化趋势。通过XRD分析可知渗氮层的最表面是由ε相和γ′相组成的化合层,次外层的扩散层由γ′相和α-Fe组成。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 渗氮简介
• 1.2 渗氮层中的相、组织及其性能
• 1.3 钢的气体渗氮
• 1.3.1 钢的气体渗氮原理
• 1.3.2 渗氮层的形成过程
• 1.4 渗氮工艺的发展
• 1.4.1 常规渗氮工艺
• 1.4.2 渗氮工艺新技术
• 1.5 研究目标
• 1.6 本文的研究方案
• 第2章 实验内容及方法
• 2.1 实验材料的选择
• 2.1.1 渗氮试样选择的背景
• 2.1.2 试样的成分及处理状态
• 2.1.3 试样的加工
• 2.2 渗氮工艺参数及设备
• 2.2.1 常规渗氮工艺参数
• 2.2.2 真空渗氮工艺参数
• 2.2.3 真空渗氮设备介绍
• 2.3 实验过程
• 2.4 实验分析与检测方法
• 2.4.1 显微硬度计
• 2.4.2 金相显微镜
• 2.4.3 XRD分析
• 2.4.4 SEM扫描电子显微镜
• 2.4.5 盐雾腐蚀实验
• 2.4.6 腐蚀电化学性能检测
• 第3章 真空渗氮工艺研究
• 3.1 Q235钢真空渗氮工艺
• 3.1.1 Q235钢真空渗氮最佳工艺的确定
• 3.1.2 工作炉压对渗氮层性能的影响
• 3.1.3 渗氮温度对渗氮层性能的影响
• 3.1.4 渗氮时间对渗氮层性能的影响
• 3.1.5 脉冲宽度对渗氮层性能的影响
• 3.2 显微组织分析
• 3.2.1 Q235钢金相显微镜下组织分析
• 3.2.2 Q235钢SEM扫描电子显微镜下组织分析
• 3.2.3 XRD分析
• 3.3 小结
• 第4章 渗氮层的电化学腐蚀性能研究
• 4.1 电化学腐蚀
• 4.2 渗氮时间对渗氮层极化行为的影响
• 4.3 渗氮温度对渗氮层极化行为的影响
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢