Q235表面氮鉻包共滲層的組織及性能研究.pdf

1、CrNx是目前可供選擇的同時(shí)具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性及抗高溫氧化性等性能的涂層材料。本課題研究采用包滲法，在1100℃進(jìn)行氮鉻共滲，使Q235表面形成CrNx層，以同時(shí)提高Q235的表面硬度和抗腐蝕性能。包滲劑采用Cr2N粉為氮鉻共滲提供N和Cr; NH4Cl為催滲劑;Al2O3粉為填充劑和防粘結(jié)劑;Cr粉為添加劑。
　　通過XRD和SEM/EDS技術(shù)分別分析包滲粉料成分和保溫時(shí)間對(duì)Q235表面滲層結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果顯示滲劑

2、組分中Cr2N粉和Cr粉含量的變化可導(dǎo)致Q235表面產(chǎn)生三種結(jié)構(gòu)的涂層:Cr2N層—富含Cr的擴(kuò)散層（有含N的細(xì)條形析出物）;(Cr，F(xiàn)e)2N1-X層—Cr的沉積層—富含Cr的柱狀晶層;Cr2N層—富含Cr的柱狀晶層。確定獲得最佳Cr2N層—富含Cr的擴(kuò)散層的滲劑成分為82Al2O3-8Cr2N-8Cr-2NH4Cl(wt.％)。隨后，研究了在該滲劑條件下，保溫時(shí)間對(duì)氮鉻包共滲層組織結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)保溫時(shí)間為0.5～4h時(shí)，表面Cr2N

3、層的厚度隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)呈拋物線型增長(zhǎng)。當(dāng)保溫時(shí)間超過4h后，表面Cr2N層厚度不再增長(zhǎng)，富Cr的擴(kuò)散層內(nèi)的析出物變粗大。最后，確定采用82Al2O3-8Cr2N-8Cr-2NH4Cl(wt.％)的包滲劑，在1100℃下保溫4h為最佳的包滲工藝。Q235采用最佳包滲工藝，表面顯微硬度值硬度高于1800HV，且表面Cr2N層硬度為25～31GPa。在三種不同表面涂層的系列樣品中，分別選出一個(gè)具有代表性的樣品，與Q235進(jìn)行電化學(xué)和浸泡腐蝕

4、試驗(yàn)。結(jié)果表明，三組具有代表性的樣品抗腐蝕性能明顯優(yōu)于Q235。涂層結(jié)構(gòu)為(Cr, Fe)2N1-X層—Cr的沉積層—柱狀晶層的樣品，抗腐蝕性能最好;而涂層結(jié)構(gòu)為Cr2N層—富含Cr的擴(kuò)散層的樣品，由于富Cr層內(nèi)含有析出物，導(dǎo)致該樣品在PH=2的HCl溶液中的抗腐蝕性較差。
　　最后，研究了不同基體材料表面的氮鉻共滲層組織結(jié)構(gòu)。AISI204奧氏體不銹鋼采用(75Al2O3-15Cr2N-10Cr)-2NH4Cl(wt.％)的滲劑