2Cr13鋼等離子體低溫滲氮層組織與性能研究.pdf

1、本文通過理論計算制定了合適的等離子體滲氮處理工藝,在2Cr13鋼表面獲得了超細(xì)化含氮馬氏體組織,提高了其表面力學(xué)性能。理論計算以第一性原理為基礎(chǔ),結(jié)合熱力學(xué)計算,研究了含氮馬氏體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并預(yù)測了其力學(xué)性能,揭示了其形成可能性。為驗證理論計算的結(jié)果,在低溫低氮氫流量比的條件下對固溶處理后的2Cr13鋼進行了滲氮處理。采用X射線衍射儀分析了了滲層相組成,并利用金相顯微鏡和透射電鏡觀察了滲層顯微組織。
　　第一性原理計算表明,含氮馬

2、氏體 Fe14Cr2Nx(x=0,2,4,6)晶格因氮原子的加入產(chǎn)生很大膨脹,點陣類型趨向于向體心正方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,結(jié)合能均為負(fù),結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性隨著氮含量增加而下降,硬度因氮原子加入得到提高。熱力學(xué)計算表明,在低溫(400?C～460?C)區(qū)間,含氮馬氏體相的Gibbs自由能隨著氮含量、鉻含量的增加和溫度的升高而下降;固溶鉻后的低氮馬氏體的熱力學(xué)較為穩(wěn)定。
　　滲氮處理結(jié)果表明,2Cr13鋼低溫(400?C～460?C)等離子體滲氮氮氫流

3、量比為0.05:0.4(L/min)時較佳,表面層為超細(xì)化的含氮馬氏體組織,滲層厚度隨溫度升高而增加;460?C時隨著處理時間的延長,表層中γ'-Fe4N和ε-Fe2～3N相含量增多,γ'-Fe4N相存在(200)晶面擇優(yōu)取向。560?C和590?C氮氫比0.05:0.4(L/min)時表面層出現(xiàn)少量CrN相。滲氮處理后磨損率降低,摩擦系數(shù)由0.5降低至0.45,耐磨性提高。400?C滲氮處理后磨痕較窄,磨損率低,為1.75×10-5(