液相等离子体电解碳氮共渗技术研究

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1、摘要本文以实现在开放的大气环境下、特定的电解液中应用液相等离子体电解渗透技术对钢件进行快速渗氮、渗碳、碳氮共渗处理来提高其工件的耐磨、耐蚀性能为日的。本文采用液相等离子体电解渗透技术对Q235钢进行表面改性处理，探讨了在不同的电解液体系下实现快速渗氮、渗碳以及碳氮共渗处理的可行性，研究了电解液体系的稳定性，测量了渗层的厚度，并利用SEM、XRD、EDS等现代检测分析手段对渗层进行了相组成、形貌及其能谱分析，测定了处理试样的粗糙度和从渗层到基体内部的显微硬度变化，测试了处理试样的耐磨、耐蚀性能。研究结果表明：应用直流脉冲电源，在甲酰胺和尿素电解液体系下对Q235钢未能实现等离

2、子体电解渗氮、渗碳处理；而在乙醇胺电解液体系下对Q235钢进行等离子体电解碳氮共渗处理得到了比较满意的实验结果。研究中发现，在特定的电解液中，电压和时间是实现钢铁表面等离子体电解渗透处理的重要工艺参数；渗层的厚度随电压和处理时间的增加而增加：渗层的最大厚度约为75“m；在150V工作电压下、处理时间75s时，得到的渗层质量最为致密；渗层的最大显微硬度为HV770，是基体的4．5倍；渗层的表面粗糙度随着工作电压的升高和处理时间的延长而增大；碳氮共渗层的相组成主要由d—Fec-N、y-Fec-N和碳化物(Fe3C、Fe5C2)、氮化物(￡-Fez-3N)组成；经过等离子电解碳氮

3、共渗处理的试样，其耐磨性是基体的3倍；基体的自然腐蚀电位为．930mV而处理试样的自然腐蚀电位为．550mV。关键词液相；等离子体电解；渗碳；渗氮；碳氮共渗燕山大学工学硕士学位论文AbstractInthisdissertation，plasmaelectrolysiscarburising，nitridingandcarbonitridingtechniqueinsolutionwasappliedtoimprovethewearresistanceandanti-corrosionpropertiesofsteelforQ235steelatopenenvironmen

4、tandgivenelectrolyte．PlasmaelectrolysissaturationtechniqueinsolutionwasappliedforsurfacemodifiedofQ235steel．nlefeasibilityofrapidcarburising．nitridingandcarbonitridingsaturationWasdiscussedandalsothestabilityofelectrolysissystem．11”thicknessofsaturationlayerwasmeasuredandanalyzedthephaseco

5、mposition，morphology,composition，Roughness，microhardnessfromsaturationlayerintomatrixinterior．Thewearresistanceandanti-corrosionpropertiesofsamplesweremeasured．TheresultsindicatedthatappliedDCpulsepowerinformamideandaqueoussolutionofureacouldnotachievecarburising、nitddinglayerinQ235steel．H

6、owereve．Theresultsaresatisfactoryinethanolamineelectrrolyte．Inspecificallyelectrolyte，voltageandtreatedtimeweretheimportantparameterstorealizeplasmaelectrolysissaturation．Thesaturatedlayerthicknessincreasedwithvoltageandtreatedtimeandthemaximalthicknesswas75gm111esaturationlayerWascompacte

7、stwhenthetreatedvoltagewas150VandtimeWas75S．ThemaximalmicmhardnessofsaturationlayerwasHV770，whichWasthe4．5timesofmatrix．ThesurfaceroughnessincreasedwiththeincreasedoftreatedtimeandvoltageThecarbonitridingsaturationlayerwerecomposedby0t—Fec．N、7-Fec-N、Fe3C、FesC2