淬火AISI4140钢等离子渗氮和碳氮共渗后的显微组织与耐蚀性



淬火AISI4140钢等离子渗氮和碳氮共渗后的显微组织与耐蚀性

耐磨性和耐蚀性的良好组合是对工程材料的要求，为了对材料表面进行改性，已经有各种表面处理方法得到应用。等离子渗氮和碳氮共渗是等离子辅助化学热处理，通过在表面形成氮化物和/或碳氮化物层而确保处理零件的表面性能。对添加稀土的化学热处理的研究始于1980年，研究结果表明，稀土元素不仅能扩散进表面相当的深度，而且能帮助碳、氮间隙原子更深地扩散进工件，从而改进改性层的组织和性能。本研究项目针对淬火AISI4140钢，在添加和不添加稀土元素的情况下进行等离子渗氮和碳氮共渗处理，在560℃下保持4h，N2与H2之比不变。详细考察了处理之后淬火AISI4140钢表面层显微组织、形貌和耐蚀性之间的关系以及稀土元素的作用。结果表明，在添加和不添加稀土元素的情况下，淬火AISI4140钢可以通过等离子渗氮和碳氮共渗进行有效的表面改性。渗氮样品的化合物层为单相γ′（N），而碳氮共渗样品的化合物层则为双相γ′（N，C）和ε（N，C）。碳氮共渗层中氮化物的X-射线衍射峰因含有碳和稀土元素而左移，碳氮共渗层的显微硬度比氮化层的高，且有效硬化层厚度也增大。在添加和不添加稀土元素两种情况下，AISI4140钢碳氮共渗样品都显示出优良的耐蚀性。添加稀土的碳氮共渗样品比其它样品具有更高的腐蚀电位、点蚀电位和更长的钝化区，这主要归因于致密氮化物的形成和较高的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

编译：张英才