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本文对AerMet100钢进行了等离子体稀土氮碳共渗工艺的初步探索,并揭示了不同工艺条件对共渗层表面的组织结构、显微硬度和耐磨性能的影响规律。通过对AerMet100钢在不同温度下进行等离子体稀土氮碳共渗动力学研究,可获得厚度在40μm至145μm之间的共渗层,且随着共渗温度的升高、共渗时间的延长而增厚;同时共渗层表面硬度最高可达1029HV,随着共渗温度的升高、共渗时间的延长而降低。在400°C~460°C范围AerMet100钢氮碳共渗的基体硬度也得到了提高,相比原始态最多可提高180HV。通过渗层的金相组织观察和显微硬度测试可知,在等离子体稀土氮碳共渗中稀土的添加量存在较佳值。本试验中,在400°C、430°C、460°C和500°C下对AerMet100钢进行氮碳共渗得到的较佳稀土添加量分别为0.1RE,0.025 RE,0.1 RE和0.1RE。气氛中氮氢流量对渗层性能也有一定影响。460°C共渗时,渗层硬度随气氛中氮含量增加先升高后降低,渗层厚度略有下降;500°C共渗时,气氛中氮含量对渗层硬度的影响与460°C一致,但渗层厚度随氮含量的增加先增厚后变薄。XRD分析结果表明,共渗层中的组成相均为γ’-Fe4N相和α’-Fe相,等离子体稀土氮碳共渗工艺参数的改变对渗层的相组成没有影响,但是会影响共渗层中各相的含量和衍射峰的位置。在430°C时,γ’-Fe4N相的含量随稀土添加量的增加先增加后减少;在460°C时,γ’-Fe4N相的含量随稀土添加量的增加基本不变,但随保温时间延长先增加后减少。添加稀土后,渗层中γ’-Fe4N相的(200)晶面发生择优取向,并且其衍射峰强度随工艺参数改变而变化。在430°C时随稀土添加量增多而增强;在460°C时随保温时间的增加先增强后减弱。摩擦磨损性能测试结果表明,等离子体稀土氮碳共渗显著提高了材料表面耐磨性。与原始试样相比,稀土氮碳共渗后,材料表面的摩擦系数略有降低,但其磨损率仅为原始态的1/4-1/3。磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损。