PDF《犃犐犁 犐316犔 奥氏体不锈钢空心阴极放电》

0 2μ m) .其中心区域(3) 的粗糙度最低为0.

1 6μ m, 区域( 2) 的粗糙度数值变化较大, 达到 0.

2 0μ m, 边缘区域( 1) 达到最大值0.

2 4μ m.边 缘区域的粗糙度明显高于中心区域, 这是因为直 流离子渗氮处理过程中, 表面受到离子轰击和溅 射的程度不一致造成的.C. A l v e s . J r等[

1 4 ] 的研 究也表明黑色环是由于氮化过程中表面 溅射与沉积速率不同造成的. 相比于离子渗氮样品, 空心阴极离子源渗氮 样品的表面粗糙度明显降低.不同区域的粗糙度 数值在0 .

1 1 ~

0 .

1 3μ m, 数值差异较小, 接近一致. 2.

2 表面硬度 从图3中可以看出, 经直流离子氮化处理后, 在不同区域的显微硬度数值相差很大, 边缘区域 (

1 ) 的硬度最高, 约为14

0 0HV 0.

0 5, 过渡区(

2 ) 的硬 度迅速降低, 区域(

3 ) 为硬度最低(

7 0 0HV 0.

0 5) , 只 有边缘区域(

1 ) 的一半.这主要是由于直流离子渗 氮表面受到离子轰击程度不同, 从而造成受热不均 匀, 氮原子的扩散程度不同, 最终造成氮化层厚度 不同.而经空心阴极离子源渗氮处理的样品, 整个 表面硬度是一致的, 在7

0 0HV 0.

0 5左右.

7 2 中国表面工程2014年图3 两种工艺渗氮试样的表面硬度 F i g .

3 S u r f a c eh a r d n e s so f t h ed i f f e r e n t s a m p l e s 2.

3 氮化层组织 图4为传统 直流 离子渗氮试样 断面金 相组 织.从图4中可看出, 传统直流离子渗氮试样边 缘区域的渗氮层厚度达到1 2μ m( 图4( a ) ) , 且有 黑色腐蚀产物生成, 而中心区域的氮化层厚度只 有5μ m( 图4 ( b ) ) , 明显小于边缘区域, 表明此中 心区域的氮化扩散程度较低, 可以认为是中心区 域受到离子轰击的强度是低于边缘区域, 从而造 成的高密度位错较边缘区域 少.而边 缘区 域受 到的轰击较强, 氮原子的扩 散强 烈, 同 时表 面区 域温度较高, 氮化层中的 C r元素与 N 结合形成 C r N, 温度高于4

5 0 ℃, 造成有大量的 C r N 黑色 相析出. 图5为空心阴 极放 电 离子 源 渗氮 处理 后断面的金相组织形貌.如图5所示, 边缘区域和中 心区域的渗氮层差异较小, 没有 黑色 相析 出, 且 厚度均匀( 4. 5~5μ m 之间) .从以上数据, 可以 看出空心阴极离子源渗氮技术可以有效 降低边缘效应. 图4 传统直流离子渗氮试样断面金相组织 F i g .

4 O p t i c a l c r o s ss e c t i o ns t r u c t u r eo f t h eD C P Ns a m p l e 图5 空心阴极放电离子源渗氮试样断面金相组织 F i g .

5 O p t i c a l c r o s ss e c t i o ns t r u c t u r eo f t h eHC D P Ns a m p l e

8 2 第3期 李杨, 等:A I S I

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6 L奥氏体不锈钢空心阴极放电离子源渗氮技术 与常规离子氮化相比, 空心阴极放电离子源 氮化制备的样品硬度较低( 所有区域硬度均与常 规离子氮化最低值相当) , 氮化层较薄( 和常规离 子氮化氮化层最薄处相当) .这是由于传统离子 氮化的热源主要靠含氮正离子对表面的轰击, 表 面硬化层区域轰击能量不 一.而 空心阴极 放电 离子源氮化则依靠的是空心阴极电极结构 的热 源辐射, 硬化层整个区域受 热均 匀, 但受热 效率 低于常规离子氮化的边缘区域, 而与常规离子氮 化的边缘区域氮化层厚度一致. 2.

4 氮化层相结构 图6是原始 A I S I

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6 L奥氏体不锈钢样品和 不同工艺渗氮后样品的 X R D 图谱.没有经过渗 氮处理的原始3