氣體滲氮工藝對NbVTi合金化灰鑄鐵組織與性能的影響
發(fā)布時間：2021-04-14 20:45
針對發(fā)動機高速重載的發(fā)展趨勢,對新型NbVTi合金化灰鑄鐵氣缸套材料進行了不同溫度的氣體滲氮處理。通過光學顯微鏡、維氏硬度計、摩擦磨損試驗機、掃描電鏡等手段,研究了NbVTi合金化灰鑄鐵氣缸套表面的氣體滲氮工藝對組織性能的影響。結(jié)果表明:隨著滲氮溫度的增加,NbVTi合金化灰鑄鐵氣缸套的滲氮層深度都有所增加,距離表面100μm和130μm處的顯微硬度先增后降。在最佳的滲氮溫度570℃滲氮后,氣缸套尺寸膨脹量在0.0100.055 mm標準范圍內(nèi),滲氮層平均厚度約140μm,距離表面100μm擴散區(qū)平均硬度達到500 HV0.1以上,可滿足高速重載氣缸套的使用要求。氣體滲氮后,氣缸套的摩擦磨損性能得到了大幅提高,隨著載荷的增大和速度的增加,磨損率隨之增大,其磨損機理由磨粒磨損向粘著磨損轉(zhuǎn)變。
【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(08)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
氣體滲氮工藝曲線
分別測量3組試樣距離表面130、100μm兩處的顯微硬度，試驗數(shù)據(jù)如圖2所示。從圖2中可以看出:隨著滲氮溫度的提高，距離表面130、100μm兩處的顯微硬度先增后降，當滲氮溫度為550℃時，滲氮層厚度較小(<100μm)，距離表面130、100μm為基體組織，硬度約為280 HV0.1;隨著溫度升高到570℃，滲氮層厚度增加到140μm左右，距離表面130、100μm的組織已完成滲氮過程，生成了大量硬脆的彌散氮化物Fe2N、Fe4N等[19-20]，使顯微硬度明顯提高;當溫度繼續(xù)上升到590℃后，表面滲氮層中的氮化物將粗化并聚集，從而使?jié)B氮層硬度略有降低。綜合考慮3種溫度下氣缸套尺寸變化、滲氮層厚度和滲氮層硬度，550℃滲氮時，滲氮層厚度較小，不能滿足試驗及使用要求，不予選擇;570℃滲氮時，氣缸套尺寸膨脹在工藝要求的0.010～0.055 mm之內(nèi)，滲氮層平均厚度為140μm，距離表面100μm擴散區(qū)平均硬度達到500 HV0.1以上，都符合生產(chǎn)使用要求;590℃滲氮時，滲氮層厚度較大，但氣缸套尺寸變化太大，不滿足生產(chǎn)使用要求。綜上考慮，新型NbVTi合金化灰鑄鐵氣缸套的最佳滲氮溫度為570℃。
圖3為新型NbVTi合金化灰鑄鐵氣缸套經(jīng)570℃滲氮處理后的顯微組織。從圖3(a)中可以清晰的觀察到表面的白亮層，由于氮化物和基體組織的耐蝕性不同，經(jīng)4%的硝酸酒精溶液腐蝕后，耐蝕的氮化物層與基體組織間存在一條明顯的分界線，分界線到表面的厚度即為白亮層厚度，可直接測量得出(如表2所示)。經(jīng)570℃滲氮處理后的氣缸套的白亮層厚度均勻，組織致密，硬度較高，具有良好的耐磨性能�；w組織中的石墨為片狀的A型石墨，在基體中均勻分布，A型片狀石墨可以儲存大量的潤滑油，減輕氣缸套運動過程中的摩擦磨損[21-22]。在基體組織和白亮層之間存在一定厚度的擴散區(qū)，擴散區(qū)同時存在基體組織和彌散的白色氮化物，深度不易通過直接觀察得到，一般采用維氏硬度測試的方法獲得，在圖3(b)中可以看到活性氮原子沿石墨擴散形成的白色氮化物。2.4 滲氮前后的耐磨性能
【參考文獻】：
期刊論文
[1]溫度對20CrMnTi鋼滲氮層組織及耐磨性的影響[J]. 李坤茂,顏志斌,劉靜,李振鵬,吳旋. 材料熱處理學報. 2018(11)
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[3]氮化勢對低碳鋼氣體滲氮化合物層組織結(jié)構(gòu)和性能的影響[J]. 王津,洪悅,陳興巖,伍翠蘭. 材料熱處理學報. 2016(08)
[4]灰鑄鐵厚壁氣缸套石墨形成影響因素的探討[J]. 賀鵬生,蔣宗敏,李俊. 內(nèi)燃機與配件. 2015(03)
[5]熱處理對NbVTi合金灰鑄鐵組織和性能的影響[J]. 王娜娜,劉金祥,熊毅. 材料熱處理學報. 2015(02)
[6]灰鑄鐵中石墨形態(tài)分級及其特點[J]. 子澍. 鑄造設備與工藝. 2009(05)
[7]鑄態(tài)貝氏體氣缸套研究[J]. 毛永衛(wèi),王恩澤,張彩霞,劉津冬. 內(nèi)燃機配件. 2004(02)
[8]汽車發(fā)動機缸套制造工藝研究[J]. 任樹林. 新技術(shù)新工藝. 2003(02)
[9]W、Mo對貝氏體灰鑄鐵組織及性能的影響[J]. 賈樹盛,蘇玉林,周宏,孫廣平. 鑄造. 1998(05)
[10]鉻鉬鎳銅對鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵組織和性能的影響[J]. 舒信福,陳政,李莉. 現(xiàn)代鑄鐵. 1995(03)
博士論文
[1]鐵氮化合物的第一性原理研究[D]. 史耀君.南京理工大學 2012
本文編號：3137986
【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(08)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
氣體滲氮工藝曲線
分別測量3組試樣距離表面130、100μm兩處的顯微硬度，試驗數(shù)據(jù)如圖2所示。從圖2中可以看出:隨著滲氮溫度的提高，距離表面130、100μm兩處的顯微硬度先增后降，當滲氮溫度為550℃時，滲氮層厚度較小(<100μm)，距離表面130、100μm為基體組織，硬度約為280 HV0.1;隨著溫度升高到570℃，滲氮層厚度增加到140μm左右，距離表面130、100μm的組織已完成滲氮過程，生成了大量硬脆的彌散氮化物Fe2N、Fe4N等[19-20]，使顯微硬度明顯提高;當溫度繼續(xù)上升到590℃后，表面滲氮層中的氮化物將粗化并聚集，從而使?jié)B氮層硬度略有降低。綜合考慮3種溫度下氣缸套尺寸變化、滲氮層厚度和滲氮層硬度，550℃滲氮時，滲氮層厚度較小，不能滿足試驗及使用要求，不予選擇;570℃滲氮時，氣缸套尺寸膨脹在工藝要求的0.010～0.055 mm之內(nèi)，滲氮層平均厚度為140μm，距離表面100μm擴散區(qū)平均硬度達到500 HV0.1以上，都符合生產(chǎn)使用要求;590℃滲氮時，滲氮層厚度較大，但氣缸套尺寸變化太大，不滿足生產(chǎn)使用要求。綜上考慮，新型NbVTi合金化灰鑄鐵氣缸套的最佳滲氮溫度為570℃。
圖3為新型NbVTi合金化灰鑄鐵氣缸套經(jīng)570℃滲氮處理后的顯微組織。從圖3(a)中可以清晰的觀察到表面的白亮層，由于氮化物和基體組織的耐蝕性不同，經(jīng)4%的硝酸酒精溶液腐蝕后，耐蝕的氮化物層與基體組織間存在一條明顯的分界線，分界線到表面的厚度即為白亮層厚度，可直接測量得出(如表2所示)。經(jīng)570℃滲氮處理后的氣缸套的白亮層厚度均勻，組織致密，硬度較高，具有良好的耐磨性能�；w組織中的石墨為片狀的A型石墨，在基體中均勻分布，A型片狀石墨可以儲存大量的潤滑油，減輕氣缸套運動過程中的摩擦磨損[21-22]。在基體組織和白亮層之間存在一定厚度的擴散區(qū)，擴散區(qū)同時存在基體組織和彌散的白色氮化物，深度不易通過直接觀察得到，一般采用維氏硬度測試的方法獲得，在圖3(b)中可以看到活性氮原子沿石墨擴散形成的白色氮化物。2.4 滲氮前后的耐磨性能
【參考文獻】：
期刊論文
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[7]鑄態(tài)貝氏體氣缸套研究[J]. 毛永衛(wèi),王恩澤,張彩霞,劉津冬. 內(nèi)燃機配件. 2004(02)
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博士論文
[1]鐵氮化合物的第一性原理研究[D]. 史耀君.南京理工大學 2012
本文編號：3137986
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