高碳低合金钢真空离子渗氮及其特性研究
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，合金材料在各种极端环境下的应用越来越广泛。
TD3合金作为一种高强度、高硬度的金属材料，在高温、高压、高速等恶劣环境下表现出良好的性能。
然而，其摩擦磨损性能仍需进一步提高以满足更广泛的应用需求。
为此，本文研究了TD3合金的等离子渗氮处理及其在高温摩擦磨损环境下的性能表现。
二、TD3合金等离子渗氮处理1. 渗氮原理TD3合金的等离子渗氮处理是一种表面强化技术，通过在合金表面形成一层具有高硬度、高耐磨性的氮化物层来提高其性能。
在高温下，氮原子通过等离子体渗透到合金表面，与金属元素反应生成氮化物。
2. 实验方法实验采用等离子渗氮设备对TD3合金进行处理。
首先，将TD3合金样品置于渗氮设备中，设定合适的渗氮温度和时间。
然后，通入氮气和氢气的混合气体，在高温和活性气体的作用下，氮原子逐渐渗透到合金表面。
最后，对处理后的样品进行清洗和热处理。
三、高温摩擦磨损性能研究1. 实验方法采用高温摩擦磨损试验机对处理前后的TD3合金进行摩擦磨损试验。
试验条件为高温、高负荷、高速度。
通过对比处理前后样品的摩擦系数、磨损量等指标，评估其高温摩擦磨损性能。
2. 结果分析经过等离子渗氮处理的TD3合金在高温摩擦磨损试验中表现出优异的性能。
与未处理的样品相比，处理后的样品具有更低的摩擦系数和更小的磨损量。
这主要归因于渗氮处理在合金表面形成了高硬度、高耐磨性的氮化物层，有效提高了合金的抗磨损能力。
此外，氮化物层还具有较好的热稳定性，能够在高温环境下保持优异的性能。
四、结论本文研究了TD3合金的等离子渗氮处理及其在高温摩擦磨损环境下的性能表现。
实验结果表明，经过渗氮处理的TD3合金在高温、高负荷、高速度的摩擦磨损条件下表现出优异的性能。
这主要得益于渗氮处理在合金表面形成的具有高硬度、高耐磨性的氮化物层。
因此，等离子渗氮处理是一种有效的提高TD3合金高温摩擦磨损性能的方法。
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》范文
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》篇一一、引言近年来，TD3合金因具有出色的物理性能和化学稳定性被广泛应用于高温和严苛环境下的机械制造中。
为了进一步提升其耐磨性和使用寿命，科研人员尝试了多种表面处理技术，其中等离子渗氮技术以其独特的优势引起了广泛关注。
本文将探讨TD3合金的等离子渗氮处理及其对高温摩擦磨损性能的影响。
二、TD3合金等离子渗氮1. 等离子渗氮原理等离子渗氮技术是利用等离子的能量对材料表面进行加热并促进活性氮原子的渗透。
在这个过程中，活性氮原子将进入TD3合金的表面，提高其表面的硬度和耐磨性。
2. 实验方法实验采用TD3合金作为研究对象，通过控制等离子渗氮过程中的温度、时间、氮气流量等参数，对TD3合金进行渗氮处理。
同时，为了对比分析，未经过处理的TD3合金也进行了同样的摩擦磨损测试。
三、高温摩擦磨损性能分析1. 摩擦系数经过等离子渗氮处理的TD3合金在高温下的摩擦系数明显低于未处理的样品。
这表明渗氮处理显著提高了TD3合金的耐磨性。
2. 磨损率通过对比高温下的摩擦磨损试验结果，发现经过渗氮处理的TD3合金的磨损率明显降低。
这表明等离子渗氮技术有效地增强了TD3合金的耐磨损性能。
四、结果与讨论1. 渗氮层结构与性能经过等离子渗氮处理后，TD3合金表面形成了一层致密的渗氮层，该层具有较高的硬度和良好的耐磨性。
这层渗氮层有效地保护了基体材料，提高了其抗磨损性能。
2. 高温环境下的性能变化在高温环境下，未处理的TD3合金的摩擦磨损性能迅速下降，而经过渗氮处理的TD3合金则表现出更高的稳定性和耐磨性。
这表明渗氮处理有效地提高了TD3合金的高温性能。
五、结论通过对TD3合金进行等离子渗氮处理，显著提高了其高温下的摩擦磨损性能。
这主要归因于渗氮层的形成，该层具有较高的硬度和良好的耐磨性，有效地保护了基体材料。
此外，渗氮处理还提高了TD3合金的高温稳定性，使其在严苛环境下的使用寿命得到延长。
20CrMnTi钢真空碳氮复合渗工艺与渗层特性研究
20CrMnTi钢真空碳氮复合渗工艺与渗层特性研究采用真空脉冲渗碳和真空感应渗碳制备渗碳层、离子渗氮和真空感应渗氮制备渗氮层、真空脉冲渗碳+（真空脉冲渗氮、真空感应渗氮、离子渗氮）三种方法以及真空感应碳氮共渗方法制备碳氮复合强化层,利用X射线衍射仪、显微镜、扫描电镜、能谱仪、EBSD、显微硬度计和微观划痕测试仪等分析了渗层的物相、组织结构、截面元素分布、物相分布、致密性、显微硬度梯度和渗层脆性。
结果表明:真空感应渗碳:相同渗碳压力下,表面硬度值都高于对应的真空脉冲渗碳工艺的表面硬度值,渗层厚度也高于对应的真空脉冲渗碳工艺,耐磨性能都优于真空脉冲渗碳,其中-70 kPa时的磨损速率为6.27E-07 cm<sup>3</sup>/min·N,能够在15 min中内获得400<sup>5</sup>00μm的渗碳层,1 h后渗层深度达到1 mm,渗层硬度超过750 HV,渗碳动力学性能优异。
温度为900℃时,渗碳时间低于125min时,“表层吸附”是主要的控速因素,而当渗碳时间大于125 min以后,内扩散则成为了主要的控速环节;随着温度升高,“表层吸附”所起控速作用时间减短,当温度为940℃时,该时间缩短为60 min;真空感应渗氮:温度越高,氮化表面硬度越低,当温度为500、530和560℃时,感应渗氮与离子渗氮具有相似的物相、显微组织结构、显微硬度梯度和有效渗氮层厚度及相似的耐磨性能,感应渗氮渗氮层的表面硬度值更高,但是最表层1<sup>2</sup>μm处为多孔疏松不致密的结构,真空感应渗氮在1 h内能够获得300μm以上的渗氮强化层,气体压力对渗氮层的厚度影响不大,随着渗氮气体压力的增加,渗层的厚度有小幅度的增加,但是当渗氮气体压力过大时,渗氮层的脆性增大;先渗碳后离子渗氮工艺制备的白亮层最厚,氮元素相对含量最高,几乎是单一离子渗氮的两倍,氮原子在奥氏体中有较大的溶解度,渗碳淬火后形成的残留奥氏体有助于活性氮原子的吸附,马氏体形成时的晶格畸变产生许多空隙,有利于氮原子的扩散,使其具有更厚的渗层,白亮层主要由碳化物Fe<sub>4</sub>N强化,弥补了单一渗碳后表面硬度较低的不足;不同气体压力的真空感应碳氮共渗都有效地提高了20CrMnTi钢的表面摩擦性能,其中当压力为-25 kPa时,耐磨性能最好,磨损速率最低,磨损速率为5.32E-07cm<sup>3</sup>/min·N。
新型渗氮钢的力学性能及渗氮特性
６４００Ｃ回火后的冲击试样断口ＳＥＭ形貌如图３所示。
三种钢断口均为韧窝，说明具有良好的韧性。回火温
度为５６０℃时，Ｄ１钢断口上的韧窝大且深，Ｄ２钢次
之，３８ＣｒＭｏＡｌ钢的相对小且浅，与冲击吸收功的结果
一致。另外，３８ＣｒＭｏＡＩ钢由于Ｃ和Ａｌ的含量较高，在
其断口上零散分布着一些大尺寸的韧窝，其韧窝处的
１试验材料和方法
试验用钢为１５０ｋｇ真空感应炉冶炼的两炉渗氮 钢和商用的３８ＣｒＭｏＡｌ钢，其化学成分见表１。其中 Ｄｌ钢为无灿低Ｃｒ钢，Ｄ２钢为低ＡＪ高Ｃｒ钢。
收稿日期： ２００７．０６—２５； 修订日期： ２００７－０９－０３
作者简介： 田 野（１９７卜），男。北京科技大学材料科学与工程学
院硕士研究生，研究方向为高强度马氏体钢氢脆敏感性。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｙｂｙｎ ＠ｔｏｍ．ｅｏｍｏ
中图分类号：ＴＧｌ４２．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９—６２６４（２００８）０３—０１２２—０４
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ ｓｔｅｅｌｓ
ＴＩＡＮ Ｙｅｌ’２， ＷＡＮＧ Ｍａｏ．ｑｉｕ２，ＬＩ Ｊｉｎ．ＸＵｌ， ＳＨＩ Ｊｉｅ２，ＨＵＩ Ｗｅｉ．ｊａｎ，ＤＯＮＧ Ｈａｎ２
我国渗氮钢的品种很少，常用的渗氮钢只有 ３８ＣｒＭｏＡｌ钢，但由于含有较高的Ｃ和Ａｌ，具有韧性 差、渗氮速率慢、渗层浅等缺点…。近年来，国内外很 多学者对渗氮钢进行研究，但大多限于对已有材料的 渗氮性能和渗氮工艺的研究㈨】。本文冶炼了一炉低 ｍ和一炉无灿的新型渗氮用钢，对它们的力学性能 及渗氮特性进行了研究，并与目前商用３８ＣｒＭｏＡｌ钢 进行了比较，以期为推动低铝无铝专用渗氮钢的开发 提供参考。
钢的渗碳和渗氮
钢的渗碳---就是将低碳钢在具有丰富碳的介质中加热到高温(一般为900--950C),使活性碳原子渗入钢的表面,以获得高碳的渗层组织。
随后经淬火和低温回火,使表面具有高的硬度、耐磨性及疲劳抗力,而心部仍保持足够的强度和韧性。
渗碳钢的化学成分特点 :(1)渗碳钢的含碳量一般都在0.15--0.25％范围内,对于重载的渗碳体,可以提高到0.25--0.30％,以使心部在淬火及低温回火后仍具有足够的塑性和韧性。
但含碳量不能太低,否则就不能保证一定的强度。
(2)合金元素在渗碳钢中的作用是提高淬透性,细化晶粒,强化固溶体,影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织。
在渗碳钢中通常加入的合金元素有锰、铬、镍、钼、钨、钒、硼等。
常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类。
(1)碳素渗碳钢中,用得最多的是15和20钢,它们经渗碳和热处理后表面硬度可达56--62HRC。
但由于淬透性较低,只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件,如轴套、链条等。
(2)低合金渗碳钢如20Cr、20Cr2MnVB、20Mn2TiB等,其渗透性和心部强度均较碳素渗碳钢高,可用于制造一般机械中的较为重要的渗碳件,如汽车、拖拉机中的齿轮、活塞销等。
(3)中合金渗碳钢如20Cr2Ni4、18Cr2N4W、15Si3MoWV等,由于具有很高的淬透性和较高的强度及韧性,主要用以制造截面较大、承载较重、受力复杂的零件,如航空发动机的齿轮、轴等。
固体渗碳;液体渗碳;气体渗碳---渗碳温度为900--950C,表面层w(碳)为0.8--1.2％,层深为0.5--2.0mm。
渗碳后的热处理---渗碳工件实际上应看作是由一种表面与中心含量相差悬殊码复合材料。
渗碳只能改变工件表面的含碳量,而其表面以及心部的最终强化则必须经过适当的热处理才能实现。
渗碳后的工件均需进行淬火和低温回火。
淬火的目的是使在表面形成高碳马氏体或高碳马氏体和细粒状碳化物组织。
低温回火温度为150--200C 。
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》范文
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，合金材料在各种极端环境下的应用越来越广泛。
TD3合金作为一种高性能的金属材料，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，在航空、汽车等领域有着广泛的应用。
然而，其摩擦磨损性能在某些高温环境下仍有待提高。
因此，研究TD3合金的表面强化技术及其高温摩擦磨损性能具有重要意义。
本文将重点研究TD3合金等离子渗氮技术及其对高温摩擦磨损性能的影响。
二、TD3合金等离子渗氮技术TD3合金等离子渗氮是一种表面强化技术，通过在TD3合金表面引入氮元素，提高其表面的硬度和耐磨性。
该技术主要利用等离子体的化学活性和高能量特性，使氮原子渗入合金表面，形成一层具有优异性能的化合物层。
（一）实验材料与设备本实验选用TD3合金作为研究对象，采用等离子渗氮设备进行实验。
设备主要包括真空系统、加热系统、电源系统和气体供应系统等。
（二）实验过程首先，将TD3合金样品进行预处理，包括清洗、打磨和抛光等步骤，以去除表面杂质和不平整部分。
然后，将样品放入等离子渗氮设备中，在一定的温度和氮气压力下进行渗氮处理。
最后，对处理后的样品进行性能测试和分析。
三、高温摩擦磨损性能研究（一）实验方法采用高温摩擦磨损试验机对TD3合金及其等离子渗氮处理后的样品进行高温摩擦磨损试验。
试验条件包括不同的温度、载荷和转速等。
（二）实验结果与分析1. 摩擦系数：经过等离子渗氮处理的TD3合金在高温下的摩擦系数明显降低，表明其耐磨性能得到提高。
2. 磨损率：与未处理的TD3合金相比，经过等离子渗氮处理的样品在高温下的磨损率显著降低，说明其具有更好的耐磨性能。
3. 表面形貌：通过观察磨损后的表面形貌，发现经过等离子渗氮处理的样品表面更光滑，没有明显的划痕和裂纹，说明其具有更好的抗磨损性能。
四、结论通过研究TD3合金等离子渗氮技术及其对高温摩擦磨损性能的影响，得出以下结论：1. 等离子渗氮技术可以有效提高TD3合金表面的硬度和耐磨性，使其在高温环境下的摩擦磨损性能得到显著改善。
离子碳氮共渗
离子碳氮共渗
离子碳氮共渗（ion carbonitriding）是一种金属表面处理技术，通过同时注入碳和氮的离子到金属表面，从而在表面形成具有高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性能的碳氮化层。
离子碳氮共渗可以应用于各种金属材料，如钢、铁、不锈钢等。
离子碳氮共渗的过程是通过在真空或氮气环境中使用离子化的碳和氮源，通过离子轰击的方式将碳和氮注入金属表面。
在这个过程中，离子碳和离子氮会在金属表面形成碳化物和氮化物的薄层，这些薄层具有较高的硬度和耐磨性。
除了提高表面硬度和耐磨性外，离子碳氮共渗还可以提高金属的抗腐蚀性能，延长金属的使用寿命。
离子碳氮共渗具有渗层均匀、渗层厚度可控、成本低等优点。
它可以广泛应用于汽车、机械、航空航天和电子等领域，用于提高金属零件的使用寿命和性能。
需要注意的是，离子碳氮共渗只是金属表面处理技术之一，其效果和处理深度取决于处理的时间和温度。
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》范文
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，对材料性能的要求越来越高。
TD3合金作为一种高性能金属材料，具有优良的机械性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
然而，在高温环境下，TD3合金的摩擦磨损性能仍需进一步提高。
等离子渗氮技术作为一种有效的表面处理技术，能够提高金属材料的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
因此，本研究旨在探讨TD3合金等离子渗氮处理及其在高温环境下的摩擦磨损性能。
二、TD3合金等离子渗氮处理2.1 渗氮工艺本研究所采用的渗氮工艺为等离子渗氮，其基本原理是利用等离子体中的活性氮原子与TD3合金表面发生化学反应，形成一层致密的氮化物层。
具体工艺流程包括：预处理、渗氮处理、后处理等步骤。
2.2 渗氮层表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）等手段，对渗氮前后的TD3合金表面进行表征。
结果表明，经过等离子渗氮处理后，TD3合金表面形成了一层致密的氮化物层，该层具有较高的硬度和耐磨性。
三、高温摩擦磨损性能研究3.1 摩擦磨损试验在高温环境下，对渗氮前后的TD3合金进行摩擦磨损试验。
试验条件包括：温度范围、载荷、滑动速度等。
通过比较两种状态下TD3合金的摩擦系数和磨损率，评估其高温摩擦磨损性能。
3.2 结果分析通过对试验结果的分析，发现经过等离子渗氮处理的TD3合金在高温环境下的摩擦系数和磨损率均有所降低。
这表明等离子渗氮处理能够显著提高TD3合金的高温摩擦磨损性能。
四、讨论4.1 渗氮层对高温摩擦磨损性能的影响等离子渗氮处理在TD3合金表面形成了一层致密的氮化物层，该层具有较高的硬度和耐磨性。
在高温环境下，该氮化物层能够有效地抵抗磨损和氧化，从而提高了TD3合金的高温摩擦磨损性能。
4.2 渗氮工艺的优化虽然等离子渗氮处理能够提高TD3合金的高温摩擦磨损性能，但渗氮工艺仍需进一步优化。
例如，可以通过调整渗氮时间、温度和气氛等参数，以获得更优的渗氮层性能。
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》一、引言随着现代工业技术的不断发展，合金材料在各种极端环境下的应用越来越广泛。
TD3合金作为一种高性能的金属材料，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
然而，在高温环境下，TD3合金的摩擦磨损性能仍需进一步提高。
等离子渗氮技术是一种有效的表面处理技术，可以提高金属材料的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
因此，本文对TD3合金进行等离子渗氮处理，并研究其在高温环境下的摩擦磨损性能。
二、TD3合金等离子渗氮工艺TD3合金等离子渗氮处理采用的气体为氮气，处理温度为500-600℃，处理时间为2-4小时。
具体步骤如下：1. 准备工作：将TD3合金样品进行清洗、抛光等预处理，去除表面杂质和氧化物。
2. 渗氮处理：将样品放入等离子渗氮设备中，通入氮气并加热至设定温度。
在高温和高能氮离子的作用下，氮原子会向TD3合金表面扩散，并与表面金属原子发生反应，形成一层致密的氮化物层。
3. 冷却处理：渗氮处理完成后，将样品随炉冷却至室温。
三、高温摩擦磨损性能测试为了研究TD3合金等离子渗氮后的高温摩擦磨损性能，我们采用了高温摩擦磨损试验机进行测试。
测试条件为：温度范围为20-600℃，摩擦速度为0.1m/s，摩擦半径为5mm，摩擦时间为30分钟。
测试过程中记录了摩擦系数和磨损量的变化情况。
四、结果与讨论1. 表面形貌分析通过扫描电子显微镜（SEM）观察发现，经过等离子渗氮处理的TD3合金表面形成了一层致密的氮化物层，该层具有较高的硬度和耐磨性。
同时，表面粗糙度也得到了显著改善。
2. 高温摩擦磨损性能分析（1）摩擦系数变化：在20-600℃的温度范围内，经过等离子渗氮处理的TD3合金的摩擦系数均低于未处理的TD3合金。
特别是在高温环境下，其摩擦系数的波动幅度较小，表明其具有较好的高温稳定性。
（2）磨损量变化：经过等离子渗氮处理的TD3合金在高温环境下的磨损量明显低于未处理的TD3合金。
42CrMo离子渗氮后氧化及氮氧共渗研究
常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。
本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。
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保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。
非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。
学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要离子渗氮又称辉光渗氮,是一种利用辉光放电现象将活性氮原子渗入材料内部，强化钢材表面性能的一种化学热处理技术。
探索和研究以离子渗氮为基础的复合工艺是该领域的热点，本项课题研究了后氧化和离子氮氧共渗复合处理工艺，有效提高了渗层的综合性能。
本文选用调质态42CrMo钢作为实验研究材料，选用普通空气作为后氧化和氮氧共渗的氧气源，探究后氧化和离子氮氧共渗的作用及机理。
采用光学显微镜、维氏硬度计、电化学测试工作站等测试仪器对复合处理后42CrMo钢复合渗层组织、厚度、外观形貌及耐蚀性进行了测试和分析。
同时，研究了不同空气流量对42CrMo钢离子氮氧共渗组织与性能的影响。
研究发现，42CrMo钢离子渗氮试样经空气后氧化处理，在原氮化层表面生成一层厚1-2μm、由Fe3O4和Fe2O3两物相组成的氧化层，且两种氧化物比值由后氧化工艺参数决定，400℃+60min后氧化时生成的氧化层Fe3O4含量最大、耐蚀性最佳，其原因是该条件下生成Fe3O4的吉布斯自由能较小。
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》
《TD3合金等离子渗氮及其高温摩擦磨损性能研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，合金材料在各种极端环境下的应用越来越广泛。
TD3合金作为一种重要的金属材料，在高温、高负载等恶劣环境下表现出良好的机械性能和耐腐蚀性能。
然而，其摩擦磨损性能仍需进一步提高以满足更高要求的应用场景。
近年来，等离子渗氮技术因其能够在合金表面形成一层具有高硬度、高耐磨性的氮化物层而备受关注。
本文旨在研究TD3合金经等离子渗氮处理后的表面性质，特别是其在高温环境下的摩擦磨损性能。
二、材料与方法1. 材料准备实验所用的TD3合金材料购自XX公司，经过适当的预处理以去除表面杂质和氧化物。
2. 等离子渗氮处理采用等离子渗氮设备对TD3合金进行渗氮处理。
设定渗氮温度、时间、氮气流量等参数，确保渗氮过程的有效进行。
3. 性能测试通过显微镜、X射线衍射仪等设备观察和分析渗氮层的形貌、成分及结构。
利用高温摩擦磨损试验机测试材料在高温环境下的摩擦磨损性能。
三、结果与讨论1. 渗氮层形貌与结构分析经过等离子渗氮处理后，TD3合金表面形成了一层均匀、致密的氮化物层。
显微镜观察显示，渗氮层与基体结合紧密，无明显的裂纹或孔洞。
X射线衍射分析表明，渗氮层主要由氮化钛（TiN）等化合物组成，具有较高的硬度。
2. 高温摩擦磨损性能分析在高温环境下，TD3合金经等离子渗氮处理后表现出显著的摩擦磨损性能提升。
与未处理的TD3合金相比，渗氮处理后的合金在高温下的摩擦系数更低，磨损率更低。
这主要归因于渗氮层的高硬度和良好的耐磨性，能够在高温环境下有效抵抗磨损。
此外，渗氮层的存在还能够在一定程度上减少基体与对摩材料之间的直接接触，从而降低摩擦热量对基体的损伤。
因此，经过等离子渗氮处理的TD3合金在高温环境下的使用寿命得到显著提高。
四、结论本文研究了TD3合金经等离子渗氮处理后的表面性质及其在高温环境下的摩擦磨损性能。
实验结果表明，渗氮处理能够在TD3合金表面形成一层均匀、致密的氮化物层，显著提高合金在高温环境下的摩擦磨损性能。
一种16cr3niwmovnbe材料低压真空碳氮共渗方法与流程
一种16cr3niwmovnbe材料低压真空碳氮共渗
方法与流程
16Cr3NiWMoVNBe材料是一种高强度、高韧性、高温耐性和耐腐蚀的钢材，广泛应用于航空、航天、核电、石油化工等领域。
下面我们简要介绍一下16Cr3NiWMoVNBe材料的低压真空碳氮共渗方法与流程。
1. 材料预处理：对所需碳渗钢件进行表面清洁处理，去除表面氧化物、油脂和污染物。
2. 入炉气氛：在真空炉中建立低压气氛，系统排除后处理中产生的气体、水分和杂质。
3. 炉内加热：采用钨丝加热器，控制升温速度，将钢件加热至碳渗温度。
4. 碳氮共渗：将碳化剂和氮化剂混合，注入真空炉中，进行碳氮共渗处理。
处理时间根据加工要求、钢件尺寸和组织要求等条件决定。
5. 炉内冷却：经过一定的保温和冷却过程，钢件表面形成一层均匀的碳氮共渗层，提高了钢件的硬度、耐磨性和耐蚀性。
6. 取出处理：冷却后的钢件取出真空炉，进行试样切割、硬度检测和检查。
总之，低压真空碳氮共渗方法是一种行之有效的表面处理技术，具有提高材料硬度和耐腐蚀性能的优点。
渗碳渗氮的作用及氮碳共渗和碳氮共渗的区别
渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分. 相似的还有低温渗氮处理。
这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。
渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。
也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。
渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。
工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。
渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。
渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25%)。
渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。
工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。
一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。
表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为HRC30～42。
渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。
因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。
按含碳介质的不同﹐渗碳可分为固体渗碳﹑液体渗碳﹑气体渗碳和碳氮共渗；渗氮，是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。
常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。
传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。
等离子体渗氮气压对合金钢渗氮层微观结构和性能的影响
表面技术第53卷第7期等离子体渗氮气压对合金钢渗氮层微观结构和性能的影响王怡萱（安徽工业大学 材料科学与工程学院，安徽 马鞍山 243002）摘要：目的选择M50NiL钢（高合金钢）和AISI 4140钢（低合金钢）2种合金钢，研究渗氮气压对合金钢等离子体渗氮层组织结构、渗层厚度、硬度、韧性和摩擦磨损性能的影响规律。
方法根据离子渗氮GB/T 30883—2017，在0~500 Pa渗氮气压范围内选择170、250、350 Pa 3个渗氮气压进行等离子体渗氮，研究渗层微观结构和性能。
结果对于M50NiL和AISI 4140两种合金钢，350 Pa时渗层厚度均最大，170 Pa次之，250 Pa厚度最小。
M50NiL钢在350 Pa渗氮和AISI 4140钢在170 Pa渗氮时，表面层具有最优的强韧性。
摩擦磨损性能显示，170 Pa和350 Pa气压渗氮的摩擦磨损性能明显优于250 Pa气压渗氮，其中磨损率规律与渗氮层的韧性值测试结果吻合。
结论气压影响了氮离子的能量和分布，从而影响了渗层厚度，钢中的合金元素含量和气压共同影响表面强韧化效果，并且表面强韧化效果直接影响渗氮层的摩擦磨损性能。
关键词：气压；等离子体渗氮；硬度；摩擦磨损；合金钢中图分类号：TG156.8+2 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)07-0200-08DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.07.021Effect of Gas Pressure on Microstructures and Properties ofPlasma Nitrided Layer on Alloy SteelsWANG Yixuan(School of Materials Science and Engineering, Anhui University of Technology, Anhui Ma'anshan 243002, China)ABSTRACT: Plasma nitriding is one of the surface hardening technology of alloy steels. Apart from nitriding temperature, nitriding duration and ratio of nitrogen to hydrogen, the gas pressure is a key parameter in the plasma nitriding process. Air pressure affects the number and energy of active particles (electrons, ions and energetic neutral atoms, etc.). The effect of alloying elements in steel and the effect of plasma nitriding pressure on the properties of the nitrided layer have not been considered in current studies. Thus, the effect mechanism is not clear. According to the national standard GB/T 30883-2017 (ion nitriding), the gas pressure of plasma nitriding is usually 0-500 Pa. However, the gas pressure has different effects on the properties of the plasma nitrided layer on the different alloy steels. Thus, M50NiL (high alloy steel) and AISI 4140 (low alloy steel) steels were selected as the objects in the present work. The effects of gas pressure on the microstructure, mechanical and tribological properties of the plasma nitrided layer on alloy steels were investigated. The plasma nitriding experiment with a gas pressure of 170 Pa, 250 Pa and 350 Pa was conducted. There were compound layers on the AISI 4140 steels, and the thickness of the compound layer of nitrided specimen decreased as the gas pressure increased. No compound layer was formed on the收稿日期：2023-12-29；修订日期：2024-02-01Received：2023-12-29；Revised：2024-02-01引文格式：王怡萱. 等离子体渗氮气压对合金钢渗氮层微观结构和性能的影响[J]. 表面技术, 2024, 53(7): 200-207.WANG Yixuan. Effect of Gas Pressure on Microstructures and Properties of Plasma Nitrided Layer on Alloy Steels[J]. Surface Technology, 2024,第53卷第7期王怡萱：等离子体渗氮气压对合金钢渗氮层微观结构和性能的影响·201·M50NiL steel due to the high content of alloy elements. The results demonstrated that the plasma nitrided layer of the specimen with a gas pressure of 350 Pa was the thickest. The specimen with a gas pressure of 170 Pa came the second. The specimen witha gas pressure of 250 Pa had the thinnest plasma nitrided layer. The gas pressure during the plasma nitriding treatment had aneffect on the energy and distribution of nitrogen ions. Low gas pressure lead to a small number of high-energy nitrogen ions, and high gas pressure contributed to a mass of low-energy nitrogen ions. Thus, the gas pressure affected the thickness of the nitrided layer. Based on the indentation tests, the M50NiL steel with a gas pressure of 350 Pa and AISI 4140 steel with a gas pressure of 170 Pa showed excellent hardness and toughness. In other words, the high-density low-energy nitrogen ions were more helpful to the surface hardening of M50NiL steel. High-energy nitrogen ions contributed to the surface hardening of AISI 4140 steel.The alloy elements in steels and the gas pressure of plasma nitriding had a combined effect on the surface hardness and toughness of the nitrided layer. The test of tribological properties demonstrated that the wear performance of the nitrided specimen with a gas pressure of 170 Pa and 350 Pa was significantly better than the specimen of 250 Pa. The wear mechanism of the nitrided layer was abrasive wear and oxidation wear. The wear rate of the nitrided layer was consistent with the toughness values of the nitrided layer. The promising surface-hardening technology should be a method that not only increases the hardness of the surface layer but also provides a tough plastic surface. The present work provides a theoretical basis for the choice of gas pressure during the plasma nitriding.KEY WORDS: gas pressure; plasma nitriding; hardness; friction and wear; alloy steels渗氮作为一种化学热处理技术之一，通过将氮元素扩散到铁、钛等合金晶格中，形成固溶体或化合物相，可以使工件表面硬化，提高工件的摩擦磨损性能、耐腐蚀性能和疲劳寿命等。
20CrMnTi钢负压真空间隙式渗氮工艺研究
第３ ５卷 第 ２期
２ ０ １ ７年 ４月
贵州师 范大学学报（自然科学版 ）
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20CrMnTi钢负压真空间隙式渗氮工艺研究
20CrMnTi钢负压真空间隙式渗氮工艺研究彭旭;赵润宇;李坤茂;张纯;刘静【摘要】在氮气为负压及不同温度条件下对20CrMnTi低合金钢进行真空间隙式渗氮处理,并采用自动显微硬度测试、滑动干摩擦测试手段分析渗氮硬化层的组织与性能.结果表明:经过560℃负压真空间隙式渗氮处理后的20CrMnTi钢试样有效硬化层深度能达到70μm以上,表层硬度较之原样可提高3.01倍,磨损率可降低2.91倍,综合性能最优.%Under negative pressure and different temperatures and vacuum gap type nitriding treatment of 20CrMnTi alloy steel was carried out.Microstructure and properties of the nitriding hardening layer were analyzed by automatically micro hardness test and dry sliding friction.The results showed that the optimum performance of the steel obtained when nitriding at 560 ℃,which the effective hardening layer depth of the steel is more than 70 μm,the surface hardness is 3.01 times higher than that of the untreated sample,the wear rate is 2.91 times lower than that of the untreated sample.【期刊名称】《贵州师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(035)002【总页数】4页(P75-78)【关键词】20CrMnTi;真空渗氮;负压;温度;耐磨性【作者】彭旭;赵润宇;李坤茂;张纯;刘静【作者单位】贵州师范大学材料与建筑工程学院,贵州贵阳550025;贵州师范大学材料与建筑工程学院,贵州贵阳550025;贵州师范大学材料与建筑工程学院,贵州贵阳550025;贵州师范大学材料与建筑工程学院,贵州贵阳550025;贵州师范大学材料与建筑工程学院,贵州贵阳550025;贵州省无机非金属功能材料重点实验室,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TG142.3120CrMnTi钢是常见的低合金钢，具有良好的加工性能和抗疲劳性能，主要用于汽车、工程机械及装备设备上的各种齿轮、轴类零部件[1-4]。
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同 低 合 金 钢 真 空 离子 渗 氮 及 其特 性 研 究 碳
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（ １广 西 柳 州 师 范 高 等 专 科 学 校 物 理 与信 息 科 学 系 ， 州 ５ ５ ０ ； 中南 民族 大 学 等 离 子体 研 究 所 ， 汉 ４ ０ ７ ） 柳 ４０ ４２ 武 ３０ ４
摘
要
利 用 自行 研 制 的直 流脉 冲 离 子 渗 氮 设 备 对 高 碳 低 合 金 钢 ＧＣ １ 温 度 为 ４ Ｏ ５ ０℃进 行 了 真空 离 子 渗 ｒ５在 ６～ ５
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第 ２ 第 ２期 ９卷
２１ ０ ０年 ６月
中南 民族 大 学 学 报 （ 自然 科 学 版 ）
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关键 词 高碳 低 合 金 钢 ； 空 离 子 渗 氮 ； 性 真 特
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