英文翻译1

外文资料翻译

等离子渗氮塑料模具钢的耐磨性和耐腐蚀性的提高

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

河北工程大学机电学院

年月

目录

摘要....................................................................................................................................................................... I 第一章绪论 (1)

第二章实验细节 (2)

2.1材料和技术 (2)

2.2摩擦和磨损试验 (3)

2.3电化学行为测试 (3)

第三章结果与讨论 (4)

3.1微观结构 (4)

3.2硬度 (7)

3.3磨损性能 (7)

3.4腐蚀行为 (10)

第四章结论 (12)

致谢 (12)

摘要

这项研究是通过等离子渗氮在硬化型塑料模具钢（NAK55）表面形成的沉淀层对其耐

磨性和耐腐蚀性能的影响。等离子体氮化处理实验是在一个25％N

2+75％H

2

的工业氮化设施

中以475℃，500℃，525℃三种温度下分别进行10小时。通过X射线衍射的测定，研究了氮化层的微观结构和各种相。磨损试验是在润滑的块状环形磨损试验机中进行。其耐腐蚀性是在3.5％NaCl溶液中采用阳极极化测试的。研究结果表明，等离子体氮化不会因为过时效处理而导致内部的软化。渗氮和疲劳可能会在同一个测试周期的同时出现。等离子渗氮NAK55模具钢的表面是由富含ε-氮化物的氮化层和在钢表面上相邻的氮扩散层组成的氮复合层。提高渗氮时的温度可能会增加氮化层的厚度与氮化物的体积分数。等离子渗氮同时提高了表面硬度和耐磨性。钢的抗磨损性能被发现与增加到扩散层的厚度有关。腐蚀研究表明，在腐蚀电位和腐蚀速率方面，离子渗氮显著提高了耐腐蚀性。改善的耐腐蚀性被认为与钢表面增加的氮化物的体积分数有直接关系。

第一章 绪论 在聚合物的注塑成型中，模具是一个关键因素。在工程塑料领域影响其持续增长的必要性是降低高性能模具钢的发展成本。沉淀硬化工具钢现在用于该用途具有良好的效果—更好的质量，低廉的成本，并提高了性能。其中一个是日本大同特殊钢研制的NAK55模具钢，用于制造塑料模具预硬钢。通常经过溶液处理后，这种钢的硬度为30〜32HRC 。在500℃下进行5小时老化，硬度可达到38〜41 HRC 。在这种情况下，具有可忽略尺寸变化的优越表面的钢与AISI P-20工具钢相比，机械效率提高50％。尽管这种钢可以达到相当高的机械性能，还可以通过表面处理如氮化手段来延长注塑模具的寿命。

氮化是一种将氮气引入金属材料的表面处理技术，可以提高其表面硬度，机械性能，以及耐磨及耐腐蚀性能。常规气体和液体渗氮工艺不适合用于沉淀硬化钢，因为在这些过程中使用的高温超过550℃时就超过了这种钢的时效温度，并可能导致芯的过老化。然而，等离子体氮化可以在比老化温度较低的温度中进行。

等离子体氮化处理工艺是在N 2和H 2的混合气体装置中，通过辉光放电，当钢处在500℃

附近的温度时，氮气可以穿透钢的表面并扩散到内部。在这种条件下，产生在钢表面上的氮化层的结构可分为一个化合物层和扩散层。化合物层由ε（Fe 2 - 3 N ）和γ'（Fe 4N ）以及

氮化物与合金元素组成，而扩散层主要填隙在固体原子的溶液和精细组成，与由达到溶解度极限后析出的氮化物一样。这些层的厚度和组合物是的处理温度、时间和基体材料的组合物的函数。扩散层决定了氮化层的强度，以及其疲劳强度，而化合物层决定耐磨性和耐腐蚀性。一些研究标明，当表面层的每一个的单层由εFe 2 - 3 N 紧密排列成六边形的时候才

得到最好的耐磨性。此外，由于它的晶体结构和更高的氮含量，ε-氮化与γ'-氮化相比表现出更好的耐腐蚀性。另一项调查报告说，在铁氮化后形成的γ'-氮化物表面层是相对稳定的腐蚀性介质。因而氮化层的耐磨性及耐腐蚀性，依赖于构成的化合物层中氮化物的类型。然而，对于等离子渗氮硬化工具钢，通过微观结构以及抗磨损和抗腐蚀性它们的影响有了更深的了解后，在这方面的工作还是很有限。

本文中的试验，NAK55模具钢的等离子渗氮在475℃，500℃，525℃下分别进行10小时。表面氮化层与冶金组织、磨损性和腐蚀性有关，并对这一发现进行了评估，分析和讨论。

第二章实验细节

2.1材料和技术

用于该研究的材料是NAK55模具工具钢，就是市售的15毫米厚的板型。在莱科GDS-750辉光放电发射光谱分析装置（GDOS）中运用的材料和规定的化学成分见表1。可以看出，该材料的化学组成属于NAK55型钢规定的组合物范围。试验材料在500℃下和40.2 HRC硬度的上述溶液中处理5小时。还有同样未经氮化的材料作对比。

表1 NAK55模具工具钢的化学成分（重量％）

切出12.7×12.7×12.7mm的NAK55钢板试样作磨损和腐蚀测试。这些标本最初溶解在900°C，然后分别在475℃，500℃和525℃处理1～20h，从而确定其老化曲线，并引导渗氮处理。

氮化前，首先在地面上使用# 1200碳化硅（SiC）纸对溶解的试样表面进行超声波清洗。等离子渗氮是在工业渗氮装置上进行的（DC）。标本的溅射清洗是在250℃的80% Ar + 气氛中处理约1小时，去除表面形成的氧化层。以600帕的腔室压力，25％N2+75％H2 20% H

2

的混合气氛中分别475℃，500℃，525℃处理10小时，对材料进行用等离子氮化。用光电温度计仪将等离子渗氮的温度精度控制在5±℃。为了防止表面氧化，完成氮化工艺的标本将在流动的氮气冷却室中冷却。在实验中所用的参数列于表2中。

表2 等离子渗氮处理参数