馬氏體不銹鋼真空固溶滲氮處理有前景(X90CrMoV18馬氏體不銹鋼-特級)
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本文導讀目錄:

3、馬氏體型不銹鋼
馬氏體不銹鋼真空固溶滲氮處理有前景
鋼表面氮原子的固溶可在不損失耐腐蝕性能的情況下提高鋼的硬度、承載能力和疲勞強度。
在氮溶解度高的Ac溫度以上奧氏體范圍,利用真空爐對馬氏體不銹鋼進行了固溶滲氮處理。
由于處理是在高溫下進行的,所以可采用雙原子氮作為滲氮源,原因是在1050℃或1050℃以上的溫度雙原子氮會產生明顯的離解。
爐氣氣氛中氮的溫度和分壓對特定合金內氮的溶解度和使氮保持在固溶態的能力有直接的影響。
在三種不同的壓力和溫度下對四種馬氏體不銹鋼410、420、422和440C進行了固溶滲氮處理。
利用Sievert律預測了壓力對氮溶解度的影響。
在達到預熱溫度后,導入約2毛的氮分壓氣體來抵制合金蒸發,隨后繼續加熱。
在滲氮溫度,氮分壓增加到表1所示的試驗壓力。
溫度和氮氣壓力保持12小時,緊接著在原位以10巴(1巴0.9869大氣壓)的氮氣進行急冷。
取出試樣,兩個小時內在-73℃進行深冷處理,然后在177℃進行空氣回火。
雖然沒有達到圖所示的按照Sievert律計算所預測的程度,但表1和2所示為410、420和422鋼在三種不同滲氮溫度下的表面氮含量和硬度值是隨壓力的增加而增加的。
在處理后保持全馬氏體組織時,表面硬度值隨壓力而增加。
就410和420而論,測得的表面氮含量比芯部氮含量高出78倍。
隨著溫度的增加,保持恒定壓力,表面氮含量降低。
從熱動力學角度,按照下述方程式,考慮合金化元素對氮溶解度的影響。
對鉻基合金產生不利影響,所以預計在恒定壓力條件下,隨著溫度升高,氮的溶解度降低。
表面滲氮和脫氮之間的競爭表明,在滲氮溫度較高時,氮的分壓與合金濃度的增加面出現不平衡。
在440不銹鋼的情況下,橫斷面硬度與研究的其他合金顯著不同。
而且,表面硬度還隨表面氮含量的增加而降低,見表所示。
Cr+Ni含量越高,馬氏體開始形成溫度(Ms)越低,使淬火后的殘余奧氏體更多。
440C的鉻當量約為17,而其他合金的鉻當量約為1213,大家知道,氮是大家熟知的奧氏體穩定化元素。
于是,表面氮含量的增加會導致殘余奧氏體增多,表面硬度降低。
為了更好地理解時間和壓力對固溶滲氮的影響,在630毛和975毛的真空中對410試樣進行了1小時的試驗。
圖3的結果表明所有試樣的表面硬度相近,這說明,由于連續的離解和重新結合,有大量的新生氮產生,表面氮含量迅速增加。
真空爐內固溶滲氮的結果表明,由于金屬表面對氮氣的裂解、吸附或重新結合,緊接著進一步的裂解起到催化作用,為表面提供了大量的新生氮源,所以表面氮含量迅速增加。
所試驗的四種合金的表面氮含量都明顯增加,這樣通過固溶滲氮處理,表面硬度增加。
在表面氮含量范圍為0.13%0.35%時,表面硬度范圍為5562HRC。
當所試驗合金的表面氮含量約為0.49%時,采用10巴氮氣淬火就可產生人們所希望的組織。
以440C合金為例,其表面氮含量最大約為0.77%時,結果表明由于有殘余奧氏體存在,表面硬度低。
進一步在-300F(-184℃)進行后低溫處理,而不是按原試驗程序在-100F(-73℃)進行低溫處理,將殘余奧氏體轉變為馬氏體,硬度從35HRC增加到62HRC。
當在真空爐內進行高壓氮氣淬火時,對馬氏體不銹鋼進行固溶滲氮處理是一種有效且經濟的表面硬化工藝。
這是因為這種工藝在高溫滲氮時使用的氮氣分壓較低,擴散系數高和處理時間相對短。
X90CrMoV18馬氏體不銹鋼-特級
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馬氏體型不銹鋼
馬氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr13、3Cr13等,因含碳較高,故具有較高的強度、硬度和耐磨性,但耐蝕性稍差,用于力學性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上,如彈簧、汽輪機葉片、水壓機閥等。
馬氏體鉻不銹鋼的主要合金元素是鐵、鉻和碳。
如Cr大于13%時,不存在相,此類合金為單相鐵素體合金(鐵素體不銹鋼),在任何熱處理制度下也不能產生馬氏體,為此必須在內Fe-Cr二元合金中加入奧氏體形成元素,以擴大相區,對于馬氏體鉻不銹鋼來說,C、N是有效元素,C、N元素添加使得合金允許更高的鉻含量。
在馬氏體鉻不銹鋼中,除鉻外,C是另一個最重要的必備元素,事實上,馬氏體鉻不銹耐熱鋼是一類鐵、鉻、碳三元合金。
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