空心陰極輔助等離子滲氮后氧化復合工藝研究.pdf

1、等離子滲氮處理可以提高結構鋼硬度、耐磨性以及耐蝕性，然而，在等離子滲氮基礎上進行后氧化處理，可以進一步對耐蝕性和減磨性進行提高，這主要歸功于在氮化層上形成的Fe3O4氧化物，Fe3O4結構致密，具有較低的摩擦系數及化學穩(wěn)定性，改善了滲氮件抗磨損性能和抗腐蝕性能，因此在生成單一的Fe3O4相的同時能夠避免Fe2O3的產生是后氧化技術的關鍵。
　　本實驗在自制的空心陰極輔助等離子滲氮爐中對40Cr鋼進行離子滲氮后氧化復合處理，在離子滲

2、氮部分采用相同的工藝，在后氧化處理部分采用不同工藝參數進行后氧化處理，通過改變后氧化工藝參數的溫度、氣氛、時間以探究后氧化過程及其機理。利用金相顯微鏡、X射線衍射分析、掃描電子顯微鏡、顯微硬度計、激光共聚焦顯微分析、電化學測試工作站等測試儀器，對復合處理后的40Cr鋼滲層厚度、相結構及顯微硬度進行測定，并對其耐腐蝕性、耐磨性進行綜合評價分析。
　　研究發(fā)現，40Cr鋼離子滲氮后氧化復合處理后可獲得氧化層+化合物層+擴散層的復合滲層

3、，氧化層厚度約0.7-1.9μm，該氧化層由Fe3O4和Fe2O3組成，且兩種氧化物含量比值由后氧化工藝參數決定，過量的氧含量和較高的溫度下，氧化層中會有Fe2O3出現;經過后氧化處理，表面顯微硬度降低，但擴散層深度有所增加。在O2∶NH3=1∶3，450℃，60min后氧化工藝條件下生成了最大含量的單一的Fe3O4相，此時，耐磨性能和耐蝕性能最佳。
　　此外，還結合本文已研究的結果，探究了使用空氣替代氧氣進行后氧化處理的可行性，