低碳鋼表面納米化及合金化研究.pdf

1、低碳鋼因其生產(chǎn)技術(shù)較成熟，成本較低廉，在工業(yè)生產(chǎn)中作為基礎(chǔ)材料，被廣泛使用。由于生產(chǎn)技術(shù)的高速發(fā)展，已有材料不能夠滿足生產(chǎn)對材料的需求，學(xué)者們制造了金屬納米晶來改善其性能，或者用合金法來制取不同于基體材料的新材料。
　　本文選擇低碳鋼中的工業(yè)純鐵和Q235作為實(shí)驗(yàn)材料，通過表面機(jī)械研磨(SMAT)的方式對兩種材料進(jìn)行表面自納米化，分析納米化對其性能的影響，并對工業(yè)純鐵，用熔融鹽法進(jìn)行滲硅，分析納米化對滲硅相關(guān)性能的影響。得出以下主

2、要結(jié)論:
　　1、機(jī)械研磨35min和45min都實(shí)現(xiàn)了工業(yè)純鐵表面自納米化，隨著機(jī)械研磨時(shí)間的增加，納米晶晶粒尺寸逐漸變小，性能的變化規(guī)律是:在腐蝕液中耐蝕性能越來越差，表面粗糙度越來越大，顯微硬度越來越高。納米晶在空氣中放置10個(gè)月后發(fā)生了嚴(yán)重的腐蝕，腐蝕的發(fā)生主要集中在表層花紋密集區(qū)域，沿著流變層曲線向材料內(nèi)部延伸，腐蝕深度可達(dá)到150μm。
　　2、Q235鋼在大彈丸(Φ8mm)低頻(50HZ)和小彈丸(Φ4mm)高

3、頻(20KHZ)兩種條件下SMAT都實(shí)現(xiàn)了表面自納米化，所得晶粒尺寸分別為29.70nm和30.44nm。與原始試樣相比粗糙度都有明顯提高，分別是原始試樣的8.3倍和30.9倍。小彈丸高頻實(shí)驗(yàn)條件下，粗糙度更大。在腐蝕液中，耐蝕性差別較大，小彈丸高頻條件下試樣較粗晶材料耐蝕性降低，而大彈丸低頻條件下較粗晶材料耐蝕性提高。表面粗糙度的不同是導(dǎo)致材料耐腐蝕性能的差異的主要因素。大彈丸低頻條件下得到的納米化試樣放置空氣中10個(gè)月后，材料發(fā)生明

4、顯腐蝕現(xiàn)象，腐蝕方式主要以點(diǎn)蝕為主。另外，SMAT后兩種樣品的表層硬度都有大幅度的提高，分別達(dá)到了基體的2.4倍和2.3倍，大彈丸低頻條件下，硬度稍大。
　　3、利用熔融鹽法可以實(shí)現(xiàn)對粗晶純鐵以及SMAT35min和45min后的試樣進(jìn)行滲硅處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了滲硅，生成Fe3Si，對于相同試樣，滲硅時(shí)間越長，滲硅深度越深，沿著滲硅方向，硬度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，飽和磁化強(qiáng)度越大。對于滲硅時(shí)間相同的不同晶粒尺寸工業(yè)純鐵來說，晶粒