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    2Cr13不銹鋼表面固相滲碳后的組織與性能

    發布日期:2016-12-08 14:16:16

    2Cr13不銹鋼表面固相滲碳后的組織與性能


     2Cr13不銹鋼具有高強度、高耐蝕性和抗氧化性好等優點,被廣泛用作承受高負荷零件,如汽輪機葉片、熱油泵軸和軸套及葉輪水壓機閥片等。但其使用過程中時常出現硬度不夠、嚴重磨損等問題,又制約了其進一步的應用。零件的實際使用壽命主要取決于其耐磨性,表面強化是提高性能最直接有效的方法,與其他強化技術相比,滲碳處理可以顯著提高材料的表面硬度與耐磨性,常用工藝包括離子滲碳法、氣體滲碳法和鹽浴法等。但是,離子滲碳存在滲碳不均勻的問題,鹽浴法還不成熟,氣體滲碳方法比較復雜,且均存在對設備要求高、工藝復雜、成本較高等問題。傳統的固相滲碳法工藝簡單,適合小型零部件滲碳,但滲碳速度慢,為此常采用加入碳酸鹽催滲劑的方法來提高滲碳速度,但又容易在表面產生阻擋層,對滲碳速度有不利影響,且滲層質量不易控制。為此,研究人員采用一種新穎的固相滲碳方法進行滲碳:將2Cr13不銹鋼和灰口鑄鐵包在一起,在一定溫度下使灰口鑄鐵中的片狀石墨擴散至2Cr13不銹鋼中,與分散均勻的Cr原子進行原位反應,在不銹鋼表面生成復合滲碳層;C原子體積小,在基體中可以以間隙機制擴散,擴散速度快,Cr原子在基體中不易擴散,且Cr原子與C原子親和力很強,灰口鑄鐵中的C原子在高溫下快速擴散到基體中Cr原子的位置,與Cr原子以及基體中的Fe原子反應生成碳化物;利用XRD、SEM、微觀硬度計、ML-100干式銷盤兩體磨料磨損試驗機及電化學方法對滲碳層的物相組成、微觀組織、顯微硬度和耐磨、耐蝕性能進行了研究。 

      將2Cr13不銹鋼和HT300表面打磨平整,并用丙酮與酒精清洗。將兩者對齊緊密接觸在一起,HT300在上方,用耐火紙包好壓實,放入石墨坩堝中固定,置于1400X管式爐中,以5mL/min的流量通入氬氣保護,以7℃/min的加熱速率升溫至1120℃,保溫10h,隨后降溫至850℃,保溫1h,水冷。 

      物相分析在XRD-7000X射線衍射儀上進行。組織觀察在JSM-6700F型掃描電鏡上進行。顯微硬度測試在TUKON2100型顯微硬度計上進行。采用經典的三電極法以CS350電化學工作站進行電化學測試。試驗結果表明: 

     ?。?)以1120℃保溫10h,850℃保溫1h,可利用灰口鑄鐵中的片狀石墨對2Cr13不銹鋼進行固相滲碳,生成由(Fe,Cr)7C3顆粒增強的復合滲碳層,晶內碳化物呈島狀彌散分布,晶界碳化物斷續分布。 

     ?。?)滲碳層顯微硬度最高值出現在2Cr13不銹鋼表面,達到1082HV1N,并隨著距表面距離的增加而逐漸降低。 

     ?。?)滲碳層的耐磨性約為2Cr13基材的5倍,但其耐蝕性有所下降。 無錫市亞德業不銹鋼有限公司(http://www.titansauthorizedshops.com)經營 2cr13不銹鋼卷板,不銹鋼平板。產地一般是太鋼,酒鋼等。

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