碳鋼脈沖單電源等離子滲鉻及鉻鎳共滲的研究.pdf

1、大量鉻、鎳元素加入鋼中的目的之一,是為了制備不銹鋼提高耐蝕性能。但這兩種資源的儲(chǔ)量有限,價(jià)格昂貴,因而減少鉻鎳資源消耗,在普通碳鋼表面形成不銹鋼成為近年來(lái)研究的新熱點(diǎn)。本文采用脈沖單電源等離子滲金屬技術(shù),在Q195鋼表面進(jìn)行等離子滲鉻及鉻鎳共滲,形成含鉻及鉻鎳的表面合金層,利用掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜儀(EDS)、X射線衍射儀等,分析了滲鉻及鉻鎳共滲層的表面形貌、成分分布、微觀組織、相組成等,并利用三電極體系測(cè)量所得的表面合金層在

2、酸、堿、鹽溶液中的極化曲線。所獲試驗(yàn)結(jié)果如下:
　　1、滲鉻工藝及滲層耐腐蝕性:
　　(1)滲鉻層表面相組成為鐵鉻固溶體,滲鉻層為白亮層,與基體間有一條明顯的反應(yīng)擴(kuò)散線,說(shuō)明發(fā)生相變擴(kuò)散。表面含鉻量均在9％以上,最高可達(dá)21.4%。滲層厚度最大可達(dá)180μm。
　　(2)一定范圍內(nèi),隨著氣壓的升高,滲層厚度和表面含鉻量增加,當(dāng)氣壓超過(guò)35Pa,滲層厚度和表面含鉻量反而下降。隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng),滲層厚度和表面含鉻量均增加

3、。隨著電壓的升高,滲層厚度和表面含鉻量增加,但電壓高于750V時(shí),由于反濺射嚴(yán)重,而增加不大。隨著溫度的升高,滲層厚度和表面含鉻量增加。
　　(3)在1mol/L的H2SO4、1mol/L的HNO3、1mol/L的NaOH和3.5% NaCl溶液中,與未經(jīng)處理的試樣相比,滲鉻試樣的耐蝕性分別提高了4.86、53.35、13.75、10倍。
　　(4)經(jīng)鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)表明,未經(jīng)處理試樣表面腐蝕嚴(yán)重,而滲鉻試樣表面狀態(tài)良好。滲鉻試

4、樣的耐蝕性要優(yōu)于未經(jīng)處理試樣。
　　2、鉻鎳共滲層組織及耐腐蝕性:
　　(1)鉻鎳共滲層主要相組成為 Fe-Cr-Ni固溶體。鉻鎳共滲層表面呈上凸均勻的胞狀組織,排列致密。晶粒大小均勻,小于5μm。
　　(2)在1mol/L的H2SO4、1mol/L的HNO3、1mol/L的NaOH和3.5% NaCl溶液中,與未經(jīng)處理的試樣相比,鉻鎳共滲試樣的耐蝕性分別提高了90、658、3.67、2.3倍。
　　3、滲鉻及鉻

5、鎳共滲的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)分析及計(jì)算:
　　(1)與普通氣體滲金屬方法相比,等離子滲金屬技術(shù)所產(chǎn)生的空位濃度要高102~105倍,擴(kuò)散系數(shù)要高約2個(gè)數(shù)量級(jí),擴(kuò)散激活能約低50kJ,因而該技術(shù)滲入速度快,生產(chǎn)周期短。
　　(2)滲層隨著距表面擴(kuò)散距離的增加,各元素的擴(kuò)散激活能增大,擴(kuò)散系數(shù)減小。
　　(3)與單元滲鉻相比,二元鉻鎳共滲增加了鉻元素的利用率,但使元素的擴(kuò)散速度降低了約3個(gè)數(shù)量級(jí),從而使表面合金含量增加,滲層厚度減小