氮碳共滲是在工件表面同時(shí)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(jìn)行后續(xù)熱處理改性研究。重點(diǎn)研究了滲氮/氮碳共滲后直接隨爐升溫在保護(hù)氣氛下進(jìn)行奧氏體化處理,最后對淬火試樣進(jìn)行低溫時(shí)效處理,即對低碳鋼實(shí)施氮碳共滲+奧氏體化+低溫時(shí)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?dú)夥罩械牡瘎輰衔飳拥挠绊懸?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(shí),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(shí),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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間延長而增厚，基本上符合拋物線規(guī)律。隨著滲氮時(shí)間的延長，化合物層??表面出現(xiàn)疏松區(qū)。進(jìn)一步延長滲氮時(shí)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(shí)滲氮工藝就可Ｗ??得到一定厚度內(nèi)的致密化合物層，進(jìn)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(shí)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(shí)高氮化勢工藝滲氮是非�？扇〉摹１疚膶�(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一規(guī)??律，并將該規(guī)律運(yùn)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(shí)??和突破。??皇?４０?－?／－＊－＊＊＂＊??ｄｓｏ－??費(fèi)?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(shí)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(shí)上，早在２０世紀(jì)３０年代，Ｌｅｈｒｅｒ等人通過熱處理實(shí)驗(yàn)及分子熱力學(xué)理??論計(jì)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(dòng)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]冷卻方式及時(shí)效處理對580℃氣體滲氮層的影響[J]. 伍翠蘭,田磊,洪悅,王津,陳興巖.  湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(12)
[2]氮?jiǎng)輰?.25C-2.5Cr-Mo鋼氣體滲氮后磨損性能的影響[J]. 許文花,肖桂勇,賈永敏,呂宇鵬.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2013(S2)
[3]An Electron Microscopy Study of Vein-like Grain Boundary Microstructure in Nitrocarburized Low Carbon Steels[J]. Wanglin Chen,Cuilan Wu,Jianghua Chen,Aigui He.  Journal of Materials Science & Technology. 2013(07)
[4]關(guān)于滲氮—氮碳共滲產(chǎn)品化合物層疏松（不致密）的檢測[J]. 楊凌平,張相如.  汽車齒輪. 2013 (01)
[5]08F鋼離子軟氮化擴(kuò)散層中γ’-Fe4（C,N）形態(tài)及晶體學(xué)取向關(guān)系[J]. 何愛貴,陳汪林,伍翠蘭.  電子顯微學(xué)報(bào). 2012(01)
[6]金屬合金等溫相變的體激活能及相變機(jī)制 Ⅰ．鋼的中溫（貝氏體）等溫相變[J]. 康沫狂,張明星,劉峰,朱明.  金屬學(xué)報(bào). 2009(01)
[7]氣體滲氮中的氮?jiǎng)菘刂芠J]. 趙茂程,潘一凡,陸榮鑒.  熱加工工藝. 2005(05)
[8]純鐵離子滲氮擴(kuò)散層中α″→γ′氮化物的轉(zhuǎn)變[J]. 黑祖昆,劉志權(quán),許曉磊,李斗星,關(guān)若男.  金屬學(xué)報(bào). 2001(07)
[9]高氮鋼的熔煉及試生產(chǎn)技術(shù)[J]. 周燦棟,丁偉中,蔣國昌.  包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào). 1999(S1)
[10]材料、裝爐量和氨分解率對氣體滲氮效果的影響[J]. 賴福貴.  金屬熱處理. 1999(01)



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