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一种高效等离子体渗氮处理工艺

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电弧等离子体渗氮技术是近年来发展起来的最新一代等离子体渗氮处理技术,与传统的辉光等离子体渗氮技术相比,它具有气压低(0.1～1Pa)、等离子体密度高(1010-1011cm-3)、处理温度低(300～600℃)、渗氮效率高等优点.且可在纯氮气或氮气-氩气混合气体中进行处理,解决了含氢气体的安全环保问题.本文采用该技术处理了W18Cr4V高速钢,考察在纯氮气气氛下处理1小时、不同处理温度(430～580℃)对渗氮层深度、氮含量、表面硬度等的影响.结果表明:随着处理温度的增加,渗氮层厚度逐渐增大,在430 ℃处理时渗氮层厚度达到了约51微米,而580 ℃处理1小时时渗氮层厚度高达104微米,显示出极高的渗氮速率;随着温度增加,在渗层中由于N的扩散,形成了N在铁素体中扩张铁素体相(α-Fe(N)相),且析出的WN相含量增加,并伴随着γ'-Fe4N相析出.不同温度下得到表面氮含量基本相同,大约在11～14at.％范围内.且在480℃时表面硬度最高达到1300HV0.05,横截面硬度显示出较宽的硬度平台,与基体相比硬度明显提高;而温度超过550℃时,由于高速钢的回火软化,硬度明显降低.电弧等离子体渗氮技术由于较高的渗氮速率及渗氮层性能显示出较好的应用前景.

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