脱碳层对38CrMoAl钢离子渗氮的影响

发布时间：2022-01-14 15:34

　　对表面残存不同厚度脱碳层的38CrMoAl钢塔形试样进行离子渗氮,借助显微硬度计、光学显微镜、扫描电镜等多种手段,对试样渗速、硬度及渗氮前后的微观组织进行研究。结果表明,在残余的脱碳层里存在较严重的魏氏组织;残余脱碳越严重魏氏组织越多;离子渗氮的渗速随着表面脱碳层厚度的增加先增加后降低;魏氏组织中大量的铁素体为氮原子扩散提供了快速渗入通道及形成大量氮化物的场所,在渗层表面形成大量的鱼骨状、网状、脉状氮化物,数量随着脱碳层的增加而增加,并且不断向渗层深处延伸。38CrMoAl钢表面残存脱碳层虽然有加快渗速的作用,但会增加渗层的不良组织,增加渗层剥落的风险。故38CrMoAl钢制工件做普通调质应适当加大加工余量。 

【文章来源】：金属热处理. 2020,45(10)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

38Cr Mo Al钢试样示意图

钢中的碳与氧生成CO2或CO气体溢出钢铁表面，合金元素的氧化物由于是固体，仍然留在试样内部;所以试样从表面到心部形成碳的浓度梯度，高温下心部的碳向表面扩散[7];由于碳在高温下具有很强的还原性，脱碳层里损失的一般只有C元素，而其它合金元素的含量不变;钢中碳含量较低，在渗氮时氮化物的形成过程与饱和固溶体分解的初始阶段相似，开始沿α-Fe的(001)面形成具有一个氮原子层的片状氮化物晶胞，并与α-Fe完全共格，具有典型的氯化钠型结构，氮以间隙原子形式存在于氮化物晶格中;随后，一个原子层片状的氮化物逐渐增厚;碳原子在38Cr Mo Al钢基体中与氮原子一样，占据α-Fe和γ-Fe中的间隙位置，或者形成合金化合物[8～10]，所以碳元素的消失或含量降低将增加38Cr Mo Al钢的容氮能力，增加氮势。较高氮含量促使渗氮前沿形成较大的氮原子浓度梯度，增加了氮原子向内部扩散的动力。在38Cr Mo Al钢表面未形成完整的渗氮层以前，表面吸附氮离子越强和氮势越高，渗氮速度越快。N原子半径较小，在渗氮过程中，氮以间隙扩散为主[11];因为固溶在α-Fe和γ-Fe相中的碳元素占据了α-Fe和γ-Fe中的间隙位置，减少了氮元素的扩散通道;同时，碳元素与合金形成的合金碳化物，以纯机械的方式阻碍氮的扩散，使得扩散激活能增加[12]。所以碳元素的减少可以加快渗氮。

综上，当38Cr Mo Al钢表面存在少量的脱碳层时，促进氮元素扩散的因素起主导作用;随着脱碳层的增加，抑制氮扩散的因素逐渐增强，渗氮速度逐渐降低。3.3 氮化物形成因素分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]38CrMoAl钢表面离子渗氮层剥落原因分析[J]. 李双喜,孙启锋,王鑫,李宝奎,黄红涛.  金属热处理. 2019(02)
[2]不同渗氮温度下38CrMoAl钢低氮氢比无白亮层离子渗氮[J]. 陈尧,纪庆新,魏坤霞,胡静.  中国表面工程. 2018(02)
[3]取向硅钢表面氧化层的结构及其对渗氮的影响[J]. 严国春,何承绪,孟利,马光,吴细毛.  材料工程. 2015(12)
[4]氧化层对渗氮动力学的影响[J]. 周潘兵,周浪.  材料热处理学报. 2005(04)
[5]38CrMoAl钢离子渗氮微观结构的研究[J]. 周上祺,侯琼,任勤.  金属热处理. 2002(10)
[6]离子氮碳共渗中碳的作用及机理初探[J]. 张德元,彭文屹,傅青峰,许兰萍,邓鸣.  金属热处理. 1998(10)
[7]离氮化氮的渗入机理[J]. 徐冰仲,张颖智.  金属热处理. 1983(10)
[8]关于氮化层中脉状组织的探讨[J]. 刘迨,荀毓闽.  金属热处理. 1979(01)



本文编号：3588761