詳細(xì)說(shuō)明
耐腐蝕性和耐磨性能需求顯著攀升，以鉻的氮化物CrNCr2N耐摩擦應(yīng)用方面被認(rèn)為是代替TiN薄膜最有前途的資料。雖然現(xiàn)有的復(fù)合滲鉻工藝能夠?qū)崿F(xiàn)低于700℃低溫鹽浴滲鉻，鋼材外表生成納米晶CrN/Cr2N薄膜并改善基體組織，但是存在著工藝復(fù)雜等不足之處。本文利用三價(jià)鉻電鍍結(jié)合滲氮的方法，相對(duì)較低溫度下制備鉻氮合金層，方法既簡(jiǎn)單環(huán)保，改善基體表層組織且不影響深層基體組織性能。本文以純鐵為基體，采用***基甲酰胺（DMF體系鍍液進(jìn)行三價(jià)鉻的電鍍。為比較先滲氮與后滲氮對(duì)鍍層性能的影響，采用兩種工藝：工藝一，先在560℃溫度預(yù)離子滲氮然后鍍鉻，之后在氬氣維護(hù)氣氛下分別對(duì)樣品在200400及600℃進(jìn)行2小時(shí)擴(kuò)散退火；工藝二，先電鍍鉻，然后分別在550640700℃進(jìn)行氣體滲氮4小時(shí)，制備不同厚度的鍍鉻層并進(jìn)行穿透滲氮獲得合金層。采用X射線衍射儀、金相顯微鏡、掃描電鏡及能譜、電子探針?lè)治隽藰悠吠獗淼男蚊蔡卣饕约皺M截面各層的組織形態(tài)和相組成，并分析了表層鉻氮合金中，Cr化合物的形態(tài)及其形成過(guò)程。采用顯微硬度計(jì)測(cè)量了外表各層組織的硬度。純鐵經(jīng)先離子滲氮后鍍鉻，從表層至心部依次生成電鍍鉻層、ε-Fe2-3N層、氮擴(kuò)散層和基體組織。分別經(jīng)200400和600℃的2小時(shí)退火后，電鍍鉻層和原離子滲氮表面ε-Fe2-3N層之間生成了一“過(guò)渡層”該層主要含有CrFeCNO等元素。鍍鉻層硬度從未退火的600HV25g提高到600℃退火的1200HV25g過(guò)渡層”顯微硬度相對(duì)鍍鉻層和離子滲氮表層ε-Fe2-3N層硬度偏低。X射線衍射結(jié)果表明，隨著退火溫度從200℃提高到600℃，電鍍層由非晶/微晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，400℃時(shí)，呈現(xiàn)了CrC相；600℃時(shí)，呈現(xiàn)了形成Cr2O3Cr,目前。Fe7C3Cr,Fe23C6Cr,Fe2N1-x等物相。純鐵經(jīng)先鍍鉻后氣體滲氮，得到表層截面組織依次為：表層2-5μm鉻氮合金層，其次10-20μm厚ε-Fe2-3N/γ′-Fe4N相，再次是α-Fe基體上分布著針狀γ'-Fe4N心部為α-Fe經(jīng)550℃氣體滲氮后，原電鍍鉻層大部分仍為Cr只有少量的Cr2N640℃滲氮表層生成了大量的CrN鉻氮合金層主要是CrN和少量Cr2N混合相；700℃，Cr2N111峰值超越了CrN200合金層主要是CrN和Cr2N混合相。為研究先鍍鉻后滲氮過(guò)程中，鉻合金層中CrN和Cr2N形成過(guò)程，采用在640℃分別進(jìn)行149小時(shí)不同時(shí)間滲氮，結(jié)果標(biāo)明：滲氮過(guò)程中，首先在表層生成Cr2N隨著時(shí)間延長(zhǎng)到4小時(shí)時(shí)Cr2N峰變?nèi)?，并出現(xiàn)了CrN峰，9小時(shí)時(shí)CrN峰最強(qiáng)，Cr2N峰最弱。由此標(biāo)明，隨著滲氮時(shí)間和滲氮溫度的不同，可以在表層分別形成由CrN和Cr2N組成的復(fù)合層。通過(guò)比較兩種不同的工藝標(biāo)明：先滲氮后鍍鉻再擴(kuò)散退火，可以得到相對(duì)較厚和較好結(jié)合力的合金層，而先鍍鉻后再滲氮得到合金層結(jié)合力不高。采用先鍍鉻后滲氮的方式，比擬了純鐵、45鋼和H13鋼不同基體資料所獲得復(fù)合層組織的異同。復(fù)合層主要為：表層鉻氮合金層，其次為擴(kuò)散層，心部為基體。其表層鉻氮合金層的相結(jié)構(gòu)同純鐵表層相相類似，由于45鋼的碳含量較高，所以呈現(xiàn)了較強(qiáng)烈的鉻碳合金相傾向。
