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发表于 2007-12-30 04:23:44
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,离子氮化!激光表面硬化复合处理0 w' N' U" J: P8 e/ ?. i. m* O
对钢试样进行常规气体离子渗氮,再利用固体激, n$ R; Z" B' ^! ?
光器("#$!:%&''()*+,)对已渗氮钢试样进行照射,经4 s# s" T& z& D5 z# d" F- k' l, w
过这样的复合工艺处理以后,可以适当地调整注入元
; M4 n! F8 G" h B$ J6 M3 {; h7 ~素的分布,改善组织结构,弥补单一表面处理在表面性
$ c& q( |# Y- |/ S4 L; [; l能上的某些缺陷,获得优异的机械性能,从而为材料表" ^ Y- w* s. d( p3 L4 K; B0 P" m
面改性开发一个新途径.
* |, D! O9 b5 |7 |2 i-.$/0,12&3钢的复合处理实验
% I4 @/ X! Z5 p将已离子氮化的$/0,12&3钢试样(见表-),固定4 t+ y( t7 |5 {( l' @! Y/ h5 \
于透明玻璃瓶中,将瓶子密闭抽真空后再注入保护气 m: V, B/ e/ x# {* E2 p+ d- ?
体氮气.试验采用固体激光器("#$!:%&''()*+,),其
. z" p7 a6 o9 @, @2 \功率约为456758,对试样进行不同时间长短的照射.3 i, [4 V' U" J0 s
光斑直径大小可以利用透镜扩束来进行调节.测出经
5 H6 ~! ~" f7 L& c$ ]- `- B2 p不同时间照射下激光表面相变硬化处理后试样表面硬. t& ]) \& \& J% q, I! l
度,再将试件表面磨削后测出磨削后硬度,试验结果见
. p( U8 s4 H' ~+ D( N4 j- J表9.表-已离子氮化的$/0,12&3钢的成分及性能" ~, V* V) ^7 c! c) e/ x# H
材料4 L$ l' v' ]6 t0 c) X7 Q
成份(* A' u$ V0 U4 {* L$ k( p/ g
00,12&3( \& J4 @0 }) n
脆性0 D2 c, V* v- j
(级)3 ?) J# n6 v0 J/ G) b- ~
硬度6 k/ C, L9 _, w! @3 ~
(!"#)
% ?" h# q- M* g) W7 |) m/ \深度& ~) h# f: i/ D5 U2 I2 L
(;;)
* T& h l7 k' ~9 X" e$/0,12&3钢
! Z9 c+ ~5 A& E6 p5.$46
1 A S( \! k1 [0 g3 k8 m1 F5.<9- L2 Q4 e% d; D+ P
-.$46
/ O/ w& ]5 \& e% F! e-.74
. M; R8 h$ I9 A" R# j" J6 E5.-46
, w9 W& a! m# d% h5.94
% z% f$ a) x$ ~ o* n) e5.=560 j9 @* q8 I3 ]' [! u
-.-59 v8 ]: L! q& o2 K( X, E
9<$./5. )5 h2 \9 B' {/ B6 x! D7 P: @
硬度(!"#)
# R4 R- @/ J6 e/ b! i0 c5 Q深度
- ^+ b9 t- K" y& |- |" L6 J n(;;)硬度(磨削后)
9 V5 ~4 U- Y0 x5 C; N! Z& j1 j(!"#): }5 C# W; k3 x& S N6 a4 R
&@4 _& F: Y# j' x) y' Z% G) i# G+ y2 U
A@
4 C0 \; o6 W7 P3 m( n2 Q; T+ R0@
# b9 y3 y9 z; H: S( h9 d6 @2 h% d456755 [" `+ b. N* U5 Q
456751 M2 O( d. n+ I0 }6 ?
未照射
+ P# ^ q" C+ B# T$ s<5
b; u% E4 d) r. B# {752 B( N4 A& k' I: r a
<$.4
! k# ]- X- d; C/ n<<.9
* s6 c8 C! v' `3 I, J/ R<4( ?" y- [ T& I8 F6 g
<<7 H9 s l/ A" V* H% d2 u! [2 {- _# D5 I
<<.7' t" X% X- Q% G
<4.9
8 U. I, v1 @6 B5 W; x<<
# `; w7 i" H/ V6 g<<.42 d4 x; |7 |0 Z* E8 R" v
<42 F3 P( ]& @% ^* |9 q
5.<7& h) l# g* N _" o& c
5.4/
4 u2 m- T. ~( L. c$ Z3 q e5.7-; O0 T- e A2 ?, D( s
$B.-# U/ Z3 K5 `8 u( Q
$B.$
/ ^7 Z" \) B, }% g$B.44 f& m% d1 ]& C& `1 Q
$B.9$ H/ l7 Q7 b4 z* x& k* \: X: s
$B.4) f) r) ]& c# z( {& w
$B.7
, {' T" u+ o. N: ~( o2 B+ `$B.99 E1 M8 `- Y' [" L3 n
$B. 激光表面相变硬化处理后,
6 r) k8 F* l ]试样表层的硬化深度为5.7-;;,这明显要比离子氮化' P3 D) N$ O& T4 f- r
处理试样的深度5.<7;;大了很多.这也肯定了离子3 c8 Q# V, o: p C
氮化!激光表面相变硬化处理这一复合工艺的实用; V6 g; M, p a- Y% P
性.此外,试样经磨削后由其硬度可知,试样芯部仍保. s3 I0 m( K! d" \. _
持原有的韧性和其它机械性能.
8 c0 d. D. L7 Y二,激光表面气体渗氮
/ r/ ^% w* X* c0 B5 M: j& B# p$ c-.$/0,12&3钢的激光渗氮实验
( {. z, z+ ?9 L79机械工艺师9555.-9' m% |% i' m) f- \8 C/ {$ T( R& I
万方数据
; V/ E6 a$ E, g5 Y7 o- }在进行激光表面渗氮实验中,采用氨气作为渗氮; K3 L1 d; j+ {6 V; }- f
气氛,在实验过程中,发生如下的化学反应:5 x1 J' |+ R' u! z
!". ]4 Z- z. }$ {. Q% m9 v
#
+ }" r# r0 ~+ Z& \2 ?!#"$[!]%&$!"# J& m1 l7 \" O
#
* e/ C. t6 E) U3 W8 r9 M; p ]' R!"%!$"
+ M6 P7 D* l% P. W/ [, i''
5 F2 p& Z3 ~1 \7 Z5 a3 ]4 K&"%!!"$[%]$[!]0 T5 [, _6 q, Y9 @, O+ u1 {
其中,氮的离子会和工件中的铁等结合形成氮化
j& _6 ]" x5 O* e9 w: e# t. w! H铁等化合物,氢对工件表面有净化作用,如再添加少量) H4 V9 ]8 g* n9 j G W( p1 \# V
丙烷就可以达到改善化合物层的机械性能的目的.. m9 q4 k8 z- Y7 Q( o* C3 M
将未经离子氮化的#(%)*+,-钢试样固定于玻璃
% `, e- r8 i9 P w/ v: y瓶中,将浓氨水倒入玻璃瓶内,经摇晃使其挥发出氨气0 G& {9 p$ W; _. M6 i2 _1 I
充满瓶子后密闭之,采用固体激光器(!.#$:/,0
! r8 r8 C+ i @' o1 y6 c+ R1234))对瓶中试样进行长时间照射,进行激光气体渗3 H+ U, A: y8 h4 `0 ~; L
氮.实验参数如表#所示.
& C' a9 i+ n3 m/ _, {9 J6 O/ p表#激光表面氮化实验参数7 R5 m$ `+ _7 J8 i& t( k$ t
电流(,)电压(5)
, ^3 B( _; |" Z7 F& n* R4 Q- y输出功率
" M3 S& @2 b9 v& R/ i x2 C(6)% W1 x; ?; B8 \
照射时间5 j1 @, A* X% l& M! A- g
(7)
- z4 ^- D* G" z3 ~+ M/ U硬度
5 G9 |6 W& [! B: R5 ?(!"#)
. k1 L/ Y8 P; n& m* b) |% I氮化层深度8 i4 ~- I( w, L7 W, n
(88)- D! }# J6 y$ N- Z0 r
9:9;< = :#=@:>=@<
6 `9 j$ c9 E9 r |/ V, s5 x''@实验结果及分析
7 Y5 o# S! G. d! f, h激光气体渗氮实验结果的数据见表:.
( p8 \; m( b& T, Y表:激光表面渗氮的实验结果数据
3 o4 K2 r7 ^0 O7 i7 r: \, m( ^氮化时间(7)9@''@=#>: ;>(
. W; S1 {: W& h N4 P) R深度(88)=@''>=@#=@#>=@:=@:>=@<=@=@
- p* M- K+ O. i由离子渗氮实验可知,为了达到=@: 88的硬化
; x' X& n& C: }, [& b深度,一般需要9 >''=7,而激光表面氮化仅需 7
% D5 b% _. J( _* s即可把硬化深度增大到=@:>=@<88.由此可见,为获
7 i( o4 R+ L% o+ g得所需的硬化深度,对钢试样进行激光表面氮化处理
+ {: K6 }7 o3 B0 a0 k的时间远小于离子渗氮的时间,从而在短时间内增加
( o! I) F7 Q' J0 a; m硬化深度.! I+ y9 W. r6 M8 ]5 `
三,结论
3 N6 O4 y/ b; }. S2 ~/ r; B9 ]9@离子氮化的#(%)*+,-钢表层有!的!相,氮化" w5 Y5 R4 H) c) L+ L# X R5 `3 R3 g' C
物呈弥散状分布在铁素体中.经过激光表面相变硬化
& `( `7 s. w" g+ e# n& P处理后,!相消失,注氮层的组织为伸长的胞状结构,- Q$ b& ^, c8 I9 B$ t, S
与之相邻的铁素体晶粒显著地细化了.离子注氮后的5 A& W1 a' Q* _& k4 \
#(%)*+,-钢经激光表面相变硬化处理后,氮原子的分
# v* f* a- g7 u$ k4 ?/ q布发生了较大的变化,首先峰值浓度降低,氮原子向基
3 n: f% j, _: r- ~0 R/ }3 i6 T体深处扩散,其变化特征由上述的热扩散模型描述.
* K7 S5 }2 b1 d" J/ o离子氮化的#(%)*+,-钢经激光淬火后,其硬度略有增: o8 k2 E/ Z$ C- H" g+ |
大,硬化深度则有显著增加.这表明复合工艺具有互
8 N: w! `+ k+ Z" d% W5 Y* C* d补性.
: |6 A8 ~5 |0 l& O" J''@对#(%)*+,-钢进行激光表面气体渗氮处理,在0 K+ n- v* l* r/ g
短时间内可以获得很高的表面硬度.这一工艺是一种+ T. s F2 k$ M- q2 K( d
很有潜力的热处理方法. |
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