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发表于 2007-12-30 04:23:44
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显示全部楼层
,离子氮化!激光表面硬化复合处理
3 A; R2 { f+ X c2 w对钢试样进行常规气体离子渗氮,再利用固体激
2 p& e, L- W! x7 E5 ]* W. O光器("#$!:%&''()*+,)对已渗氮钢试样进行照射,经) n9 b) [# b, V
过这样的复合工艺处理以后,可以适当地调整注入元
% S5 z y% Q' I$ E) e素的分布,改善组织结构,弥补单一表面处理在表面性0 [: S- U. L5 o6 g, w/ M
能上的某些缺陷,获得优异的机械性能,从而为材料表
- d0 F9 ^# V3 o( i- j) t; g5 q面改性开发一个新途径.2 z5 L$ q* ^( V6 N) A1 ^2 n
-.$/0,12&3钢的复合处理实验2 k% s5 R$ ~: B1 `/ q: e
将已离子氮化的$/0,12&3钢试样(见表-),固定
. c6 ]$ A4 E R: S5 R/ o于透明玻璃瓶中,将瓶子密闭抽真空后再注入保护气
3 t2 @# x) Z' ~9 c- s体氮气.试验采用固体激光器("#$!:%&''()*+,),其
% C, }& c2 C# ~: l* p功率约为456758,对试样进行不同时间长短的照射.
4 f8 t9 N2 ~- [6 ^. m光斑直径大小可以利用透镜扩束来进行调节.测出经& d* K* o- B) k$ o& D0 C
不同时间照射下激光表面相变硬化处理后试样表面硬7 S$ @) E! }2 }! F
度,再将试件表面磨削后测出磨削后硬度,试验结果见
" }/ P4 h3 h+ a2 r2 M2 _+ _表9.表-已离子氮化的$/0,12&3钢的成分及性能
$ q: @ x/ S5 d) u材料( u3 L+ s# Y9 {3 x6 N
成份(: v9 W2 w, y: z
00,12&3
5 \" P9 _- k# S脆性$ |, k( Y1 S m) q. [7 ^- [
(级)
% h/ N5 U5 _$ t! k+ q1 S) i0 W硬度
: ?7 {: S8 m$ y% `(!"#)1 y4 a6 f) {9 X9 m. n
深度
: H" M, ~5 c; L2 b. V1 S3 X(;;)) P9 c3 r6 V6 y$ X/ _
$/0,12&3钢
2 c& O; K0 _6 ], T5.$46
: s) o5 x6 a6 ^5.<9
# K8 K& q# C2 ~7 v- h' e1 Z+ D-.$46
! Z1 }( x* e1 o Z-.74
% i; M O1 O" X4 r0 B, d5.-460 t- v& R, W1 |, D4 J; {
5.94
) a3 {! y# ` I- s" f; o2 i5.=56
8 B7 e2 l1 Z3 ]; G-.-5. f$ ^# F6 o* H) v. d/ Z
9<$./5. )
1 _$ z; D8 A& ]/ V" H硬度(!"#)
. K d9 v0 c9 D% V2 F5 [0 o6 b深度
( u6 H& c; c' J6 h. M; Q2 {(;;)硬度(磨削后)7 t, E1 a9 R: F5 L+ v
(!"#)
5 e: X- d6 F6 A0 o+ \ c&@1 f, p5 i0 B O9 ~: h0 X
A@7 |7 M" U+ N* |% ?# i1 c) R/ B/ h
0@2 b% x7 y, m3 h, f2 ?
45675, @$ ?8 Q) L) {. {- |; p
45675' A$ q8 a) m- w- Y& Q
未照射; z- r2 m" i# M% s/ ^( g
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7 ?4 V+ r& R: T$ G) u+ M- A75
7 |( j$ o+ C+ r1 E<$.4# i; D9 N* [/ c, n
<<.9. R4 a/ j* ?" F/ }' W
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/ K4 [/ h8 s+ I<<8 I' C# |3 t0 T
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3 k7 P* D/ f7 T& }' _5 H<<.4
- L Z8 y% U3 n<42 G5 S' i+ f: }# {0 J8 ?( `
5.<7
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5.7-( ^* R% _ _" ?* |6 S1 G+ y2 K
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" e( L4 D1 q, e$B.4
- O& n0 A$ `# v$B.9
8 G' ]: ], ]/ D7 f! {, q) v, x$B.4
# D7 O9 W/ o0 l, i$ p, |* v$B.7
( ?( y7 e2 l- P- J0 j$B.9& P h; c- E, `: J
$B. 激光表面相变硬化处理后, I2 r& n$ G& e
试样表层的硬化深度为5.7-;;,这明显要比离子氮化
' c+ P* e0 x5 u* X2 H5 k8 _处理试样的深度5.<7;;大了很多.这也肯定了离子8 I( H7 Z$ |2 T2 ?
氮化!激光表面相变硬化处理这一复合工艺的实用
( z" H/ @& i _6 y/ |性.此外,试样经磨削后由其硬度可知,试样芯部仍保
, m9 S5 E1 t% @6 v0 z X6 n! Q持原有的韧性和其它机械性能.
3 P1 p7 h% }) x6 Z二,激光表面气体渗氮
7 T5 W( _+ ?( q u Z. R-.$/0,12&3钢的激光渗氮实验
6 t# Y$ A1 t4 `+ W5 @9 H3 F79机械工艺师9555.-9
) S. a' W" ]7 D* d. e* e万方数据$ l2 B: B* r* Y) f! a3 `
在进行激光表面渗氮实验中,采用氨气作为渗氮
, d. C- z$ Z+ p气氛,在实验过程中,发生如下的化学反应:# _7 M" A8 |! w& H. @$ ?% O
!") X6 _, S& s# U- X% A3 h* M
#
8 d v- ?! I) ^# X+ ?!#"$[!]%&$!"
: b0 ^& |, z# C) z4 n#
: E) R, x0 P) w. G, i. X* O!"%!$"
2 G( A* D" Z& M' B9 A2 s/ n- t( k) a''9 b* T ?: ~# z: x( }; Q" i
&"%!!"$[%]$[!]
0 p. L* b: Z. _3 o其中,氮的离子会和工件中的铁等结合形成氮化
2 T( Z! y; H2 \8 U铁等化合物,氢对工件表面有净化作用,如再添加少量# p7 B: |- J; n1 Y: d2 A' L, v
丙烷就可以达到改善化合物层的机械性能的目的.% F* k" F7 |& [* @& Q
将未经离子氮化的#(%)*+,-钢试样固定于玻璃; U7 v8 M# y) p- A$ d/ Q z) C" T
瓶中,将浓氨水倒入玻璃瓶内,经摇晃使其挥发出氨气
c ^; J( T- |4 Y; L0 b3 |充满瓶子后密闭之,采用固体激光器(!.#$:/,0
/ Y* K9 c$ v! w8 @, R% t! a! i1234))对瓶中试样进行长时间照射,进行激光气体渗8 B" m8 \# p$ Q+ K i
氮.实验参数如表#所示.; ]" W, M8 |" A: X, _/ e2 {+ m$ y
表#激光表面氮化实验参数
/ E* h; m2 x7 \, ~3 s电流(,)电压(5)+ d* n; I. c2 A( A
输出功率 R2 U& n& z# Z! V7 `1 U6 Q
(6)
4 D) B4 B/ L9 U2 r- c! Q& T照射时间
5 l" q& A" C; }2 u, a* L/ a, O(7)5 E) r9 S$ _: y9 H" \+ j
硬度; A. h2 V B& M* W
(!"#) W Q, V" [! c: F
氮化层深度
8 l5 ?% D3 r6 H' `( C5 C(88)2 a+ R2 U4 R5 B% Y! h
9:9;< = :#=@:>=@<
2 Y6 G; X G% c''@实验结果及分析6 O3 c3 ]5 V9 [- x" i
激光气体渗氮实验结果的数据见表:.
1 _! o( C( d! v& C3 x表:激光表面渗氮的实验结果数据
5 o/ g+ r8 z! R; h+ j2 B0 B氮化时间(7)9@''@=#>: ;>(0 [8 ?: U+ q% P2 r4 {+ A4 V, h7 {
深度(88)=@''>=@#=@#>=@:=@:>=@<=@=@ . l" i2 ]4 G: e( d5 z0 ?
由离子渗氮实验可知,为了达到=@: 88的硬化
: S6 p$ O' w; C. S- L1 s% f深度,一般需要9 >''=7,而激光表面氮化仅需 7
" O) U- e% \: r) S- n! C即可把硬化深度增大到=@:>=@<88.由此可见,为获, H8 }( f( @6 A: D& B* H
得所需的硬化深度,对钢试样进行激光表面氮化处理; K- ]* a2 B" _) f& p4 D* }; F
的时间远小于离子渗氮的时间,从而在短时间内增加
, z; H$ j3 F0 F- ?9 \6 Q9 @ A硬化深度.
9 P" M3 O7 H5 ^* d三,结论
, D N- m! F- [- \0 |9@离子氮化的#(%)*+,-钢表层有!的!相,氮化
; v9 y3 }+ r* I: A$ n( u# Y% o& p物呈弥散状分布在铁素体中.经过激光表面相变硬化
5 w. ~6 v+ z7 B) G+ \; m0 O9 H- n处理后,!相消失,注氮层的组织为伸长的胞状结构,
) l4 G( M+ a" o4 { p% ^1 o与之相邻的铁素体晶粒显著地细化了.离子注氮后的, ^! ]7 s2 f! j+ w; ^7 h! V# j
#(%)*+,-钢经激光表面相变硬化处理后,氮原子的分0 M5 i& D4 K T$ {( M$ @
布发生了较大的变化,首先峰值浓度降低,氮原子向基/ I5 [" F/ Y5 h% {
体深处扩散,其变化特征由上述的热扩散模型描述.
/ b% ^) h( e' N/ {6 k离子氮化的#(%)*+,-钢经激光淬火后,其硬度略有增
3 d( f. [" v. ~大,硬化深度则有显著增加.这表明复合工艺具有互4 W. k+ q: T: A% f/ B7 I
补性.7 t. u9 A& L% S8 ~' |- ]" p, ~1 r5 Y$ P
''@对#(%)*+,-钢进行激光表面气体渗氮处理,在
' p$ W% F1 g8 w. J4 f2 o短时间内可以获得很高的表面硬度.这一工艺是一种7 A9 L8 c" N! |) u. ^) w4 R3 O/ H
很有潜力的热处理方法. |
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