氮碳共滲是在工件表面同時滲入氮、碳元素的工藝過程。滲氮及氮碳共滲的目的是為了提高鋼鐵件的表面硬度、耐磨性、抗疲勞性、耐腐蝕性及抗咬合性。低碳鋼在滲氮或氮碳共滲中非常容易形成脆性化合物層,且化合物表層普遍存在孔洞和裂紋等疏松的組織缺陷,致使?jié)B層的韌性和耐磨性較差。針對這一系列問題,本文首先探索制備出致密的、N濃度分布均勻的化合物層試樣的滲氮工藝,然后對不同工藝滲氮試樣進行后續(xù)熱處理改性研究。重點研究了滲氮/氮碳共滲后直接隨爐升溫在保護氣氛下進行奧氏體化處理,最后對淬火試樣進行低溫時效處理,即對低碳鋼實施氮碳共滲+奧氏體化+低溫時效的復(fù)合工藝制度（AAN-T復(fù)合工藝）。利用金相顯微鏡（OM）、X射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）、電子探針（EPMA）、透射電鏡（TEM）及性能測試儀器,探究了低碳鋼氣體滲氮/氮碳共滲層以及其經(jīng)后續(xù)熱處理改性后的微觀組織結(jié)構(gòu)和性能。主要得到以下結(jié)論：（1）在純氨氣體滲氮中,氣體滲氮氣氛中的氮化勢對化合物層的影響規(guī)律隨滲氮溫度的改變有所不同。當(dāng)滲氮溫度不高于550℃時,高氮化勢顯著增加化合物層厚度；當(dāng)滲氮溫度不低于580℃時,盡管低氮化勢延遲化合物層的形成... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３鐵素體寒氛時気含量與患層相巧成的關(guān)系ｗ??１．２．３氣體氮碳共滲原理??

滲氮層厚度隨滲氮時間延長而增加，且符合拋物線法則，即滲氮初期滲氮層生長??速度較大，隨后逐漸減小。潘健生等人［１０，１．１］認(rèn)為采用短時滲氮可Ｗ獲得致密的化??合物層組織，圖１．４表明［１０］４５鋼在５６ＣＴＣ條件下滲氮其化合物層總厚度及其致密??區(qū)疏松區(qū)與滲氮時間的關(guān)系，滲氮〇．５ｈ后就形成了連續(xù)分布的化合物層，此后隨??滲氮時間延長而增厚，基本上符合拋物線規(guī)律。隨著滲氮時間的延長，化合物層??表面出現(xiàn)疏松區(qū)。進一步延長滲氮時間疏松區(qū)增厚的速度大致和化合物層總厚度??的增長速度一致，致密區(qū)的厚度則未見增長。因此，直接采用短時滲氮工藝就可Ｗ??得到一定厚度內(nèi)的致密化合物層，進一步提高爐氣中的氮化勢（即降低氨的分解率??或者増大通氨量），可在短時間內(nèi)提高滲氮的速度（一般氨分解率保持在４５％??？５０％），故采用短時高氮化勢工藝滲氮是非�？扇〉�。本文實驗也證實了這一規(guī)??律，并將該規(guī)律運用在ＡＡＮ－Ｔ復(fù)合工藝的氮碳共滲階段，獲得了一些新的認(rèn)識??和突破。??皇?４０?－?／－＊－＊＊＂＊??ｄｓｏ－??費?２０?．??ｇ?Ｐｕｆｆ?ｚｏｎｅ??召巧－?／???—???這?Ｄｅｎｓｅ?ｚｏｎｅ??０?４?８?１２?１６??Ｔｉｍｅ?ｏｆ?ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ?（ｈ）??圖１．４?４５鋼在５６０‘Ｃ條件下滲氮其化合物層總厚度及其致密區(qū)疏松區(qū)與滲氮時間的關(guān)系??滲氮過程中Ｆｅ基體作為ＮＨ３發(fā)生有效碰撞后分解的觸媒

有理論意義。??事實上，早在２０世紀(jì)３０年代，Ｌｅｈｒｅｒ等人通過熱處理實驗及分子熱力學(xué)理??論計算對氨組分與穩(wěn)態(tài)析出相的關(guān)系式的作了一系列描述（見圖１．５），后被Ｊａｃｋ??和Ｂｅｌｌ等人大量引用【２ｌ，２２，２４】。一般認(rèn)為滲氮爐氣中Ｎ出成分越高，則形成丫＇－Ｆｅ４Ｎ??甚至是ｓ－ＦｅｗＮ相的可能性越大，或者說促使ａ－Ｆｅ（Ｎ）向含氮奧氏體或者是Ｆｅ－Ｎ化??合物轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力越大。因此，工業(yè)上認(rèn)為減小滲氮爐中Ｎ化的分解率就可Ｗ提??高滲氮的效率，而常采用的辦法是提髙通氨流量或者增大氨壓值口，３，ｉＤ，ｉｉ，ｉ７］。??８０?－??２?ｃ－Ｆ巧Ｎ??蘭?６０－?Ｘ??ｉ?＼?Ｎ．??〇ｌ?１?ｉ?Ｉ———Ｉ??３００?４００?５００?６００?７００?６００??Ｔｅｍｐｅｒａ?ｔｕｒｅ＾Ｃ??圖１．５不同溫度和ＮＨ３／Ｈ２下的析出相變化情況口Ｗ２，２４］??自?１９７６?年?Ｊａｃｋ口７－２９］等人陸續(xù)提出了＂ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ，嘴＂ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ?ｐｏｋｎｔｉａｌ＂??的概念之后

【參考文獻】：
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