李景才
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孙斐
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王树凯
,
杨星梅
,
胡静
材料热处理学报
研究了预氧化对42CrMo钢离子渗氮的催渗作用及机理.采用光学显微镜、显微硬度计、XRD、SEM和接触角测量仪研究了渗氮层厚度、渗氮层物相、预氧化后表面形貌和表面自由能.结果表明,预氧化对离子渗氮具有明显的催渗作用,在300℃预氧化30 min后进行离子渗氮(500℃、4h),化合物层厚度达到15 μm,是不经预氧化处理的传统离子渗氮化合物层厚度的2倍以上;有效扩散层厚度达到最大值570 μm,明显高于传统离子渗氮的有效扩散层厚度.研究还表明,300℃预氧化30 min后表面产生了大量纳米级氧化物颗粒和微裂纹、孔洞,同时接触角最小、表面自由能最大,离子渗氮阶段氧化物可以有效地转化为氮化物.由此推测预氧化催渗机理可能是表面纳米级氧化物颗粒和微裂纹、孔洞的形成,一方面有利于活性氮原子的吸附,从而促进化合层的形成,另一方面为氮原子提供的扩散通道,有利于扩散层的增加.
关键词:
42CrMo钢
,
预氧化
,
离子渗氮
,
表面自由能
,
微观结构
刘晗
,
杨星梅
,
潘太军
,
宋仁国
,
胡静
材料热处理学报
在783 ～843 K温度范围和不同保温时间(30 ～240 min)对45钢进行了离子氮氧共渗和离子渗氮表面改性处理,对比研究了两种处理方法的动力学.离子氮氧共渗是在离子渗氮的基础上添加流量为0.2 L/min的空气实现的.利用光学显微镜和X射线衍射仪对化合物层显微组织、厚度及物相组成进行了测试和分析.结果表明,添加适量空气可显著促进活性氮原子在基体内的扩散,离子氮氧共渗的扩散系数比普通离子渗氮显著提高,扩散激活能从227.25 kJ/mol降低到138.57 kJ/mol,从而可达到降低温度或缩短保温时间的效果.同时,计算得到了45钢在783 ～ 843 K温度范围内离子氮氧共渗时化合物层厚度与温度T(K)和保温时间t(s)的动力学关系式.
关键词:
45钢
,
空气
,
离子氮氧共渗
,
动力学
,
扩散
