热丝增强等离子体辅助渗氮中氮在不锈钢中的扩散与析出机制

• 作者: 周艳文 张泽 张鑫 梁英爽 滕越 郭媛媛 陈军 陶思友
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 热丝增强等离子体辅助渗氮 奥氏体不锈钢(316L) 氮扩散 氮析出 摩擦学性能
• 年，卷（期）: 2019,（9）
• 所属期刊栏目: 表面强化及功能化
• 页码范围: 113-120
• 页数: 8页
• 分类号: TG156.8
• 字数: 3287字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.09.011

摘要

目的 研究不同放电电流密度下,渗氮层组织及摩擦学性能随时间的演变规律,以及氮在不锈钢中的扩散与析出机制.方法 采用热丝增强等离子体辅助渗氮方法,对奥氏体不锈钢表面进行改性.采用XRD及XPS研究渗氮层相组成及结构;采用SEM观察渗氮层的横截面形貌,并利用能谱分析氮含量及其随深度的分布情况;分别使用纳米压痕仪、磨损仪及台阶仪研究渗氮层的摩擦学性能.结果当电流密度为0.81 mA/cm2时,短时间(1～2 h)渗氮后,不锈钢表面形成单一过饱和固溶体相;渗氮时间增加到4 h后,转变为更稳定的Fe4N相,渗氮层厚度达14.2μm,表面硬度达17.81 GPa.当电流密度增加到1.25 mA/cm2时,N与金属原子间结合能增加,渗氮1 h开始析出CrN和Fe4N相,4 h后表面硬度和模量分别达22.88 GPa和314.2 GPa,磨损量仅为基体的0.53％.结论 氮原子在奥氏体中的扩散系数随电流密度成正比增加.当渗氮时间(或热丝电流)增加,渗氮层厚度与维氏硬度明显增加,其增加趋势正比于时间的1/2次幂,结构由单一固溶体相γN转变为固溶体与少量氮化物析出相CrN和Fe4N,渗氮层的摩擦学性能明显提高.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	周艳文	辽宁科技大学表面工程研究所	46	32	3.0	5.0
2	滕越	辽宁科技大学表面工程研究所	4	0	0.0	0.0
3	张鑫	辽宁科技大学表面工程研究所	14	10	2.0	3.0
4	郭媛媛	辽宁科技大学表面工程研究所	16	7	2.0	2.0
5	陈军	辽宁科技大学表面工程研究所	2	0	0.0	0.0
6	张泽	辽宁科技大学表面工程研究所	2	0	0.0	0.0
7	陶思友	辽宁科技大学表面工程研究所	1	0	0.0	0.0
8	梁英爽		1	0	0.0	0.0