淬火AISI4140鋼等離子滲氮和碳氮共滲后的顯微組織與耐蝕性

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淬火AISI4140鋼等離子滲氮和碳氮共滲后的顯微組織與耐蝕性

耐磨性和耐蝕性的良好組合是對工程材料的要求，為了對材料表面進行改性，已經有各種表面處理方法得到應用。等離子滲氮和碳氮共滲是等離子輔助化學熱處理，通過在表面形成氮化物和/或碳氮化物層而確保處理零件的表面性能。對添加稀土的化學熱處理的研究始于1980年，研究結果表明，稀土元素不僅能擴散進表面相當的深度，而且能幫助碳、氮間隙原子更深地擴散進工件，從而改進改性層的組織和性能。本研究項目針對淬火AISI4140鋼，在添加和不添加稀土元素的情況下進行等離子滲氮和碳氮共滲處理，在560℃下保持4h，N2與H2之比不變。詳細考察了處理之后淬火AISI4140鋼表面層顯微組織、形貌和耐蝕性之間的關系以及稀土元素的作用。結果表明，在添加和不添加稀土元素的情況下，淬火AISI4140鋼可以通過等離子滲氮和碳氮共滲進行有效的表面改性。滲氮樣品的化合物層為單相γ′（N），而碳氮共滲樣品的化合物層則為雙相γ′（N，C）和ε（N，C）。碳氮共滲層中氮化物的X-射線衍射峰因含有碳和稀土元素而左移，碳氮共滲層的顯微硬度比氮化層的高，且有效硬化層厚度也增大。在添加和不添加稀土元素兩種情況下，AISI4140鋼碳氮共滲樣品都顯示出優良的耐蝕性。添加稀土的碳氮共滲樣品比其它樣品具有更高的腐蝕電位、點蝕電位和更長的鈍化區，這主要歸因于致密氮化物的形成和較高的ε（N，C）相含量。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第5期

作者：L.N.Tang et al

編譯：張英才