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淬火AISI4140鋼等離子滲氮和碳氮共滲后的顯微組織與耐蝕性

耐磨性和耐蝕性的良好組合是對工程材料的要求，為了對材料表面進(jìn)行改性，已經(jīng)有各種表面處理方法得到應(yīng)用。等離子滲氮和碳氮共滲是等離子輔助化學(xué)熱處理，通過在表面形成氮化物和/或碳氮化物層而確保處理零件的表面性能。對添加稀土的化學(xué)熱處理的研究始于1980年，研究結(jié)果表明，稀土元素不僅能擴(kuò)散進(jìn)表面相當(dāng)?shù)纳疃龋夷軒椭?、氮間隙原子更深地?cái)U(kuò)散進(jìn)工件，從而改進(jìn)改性層的組織和性能。本研究項(xiàng)目針對淬火AISI4140鋼，在添加和不添加稀土元素的情況下進(jìn)行等離子滲氮和碳氮共滲處理，在560℃下保持4h，N2與H2之比不變。詳細(xì)考察了處理之后淬火AISI4140鋼表面層顯微組織、形貌和耐蝕性之間的關(guān)系以及稀土元素的作用。結(jié)果表明，在添加和不添加稀土元素的情況下，淬火AISI4140鋼可以通過等離子滲氮和碳氮共滲進(jìn)行有效的表面改性。滲氮樣品的化合物層為單相γ′（N），而碳氮共滲樣品的化合物層則為雙相γ′（N，C）和ε（N，C）。碳氮共滲層中氮化物的X-射線衍射峰因含有碳和稀土元素而左移，碳氮共滲層的顯微硬度比氮化層的高，且有效硬化層厚度也增大。在添加和不添加稀土元素兩種情況下，AISI4140鋼碳氮共滲樣品都顯示出優(yōu)良的耐蝕性。添加稀土的碳氮共滲樣品比其它樣品具有更高的腐蝕電位、點(diǎn)蝕電位和更長的鈍化區(qū)，這主要?dú)w因于致密氮化物的形成和較高的ε（N，C）相含量。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第5期

作者：L.N.Tang et al

編譯：張英才