直流电场对35钢和42CrMo钢盐浴氮化的影响

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1、学号：12101319常州大学硕士学位论文直流电场对35钢和42CrMo钢盐浴氮化的影响研究生周正寿指导教师胡静学科、专业名称材料学研究方向金属表面改性2015年4月TheeffectofDCFonsaltbathnitridingfor35Steeland42CrMosteelADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByZhouZhengshou(MaterialsScience)DissertationSupervisor:Prof.HuJingApril，2015常州大学学位论文原创性声

2、明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布

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4、中扩散速度较慢。因此，为获得足够的层深，需要进行较长时间盐浴氮化处理，由此导致盐浴利用率和生产效率较低。本文首次研究直流电场对盐浴氮化效率及组织性能的影响。选用调质态35钢和42CrMo钢为研究材料，研究不同处理条件下外加电场对化合物层的形成和生长的影响规律；运用金相显微镜、X-ray衍射仪、维氏显微硬度计和电化学工作站对表面改性后的35钢和42CrMo钢渗层进行组织、相结构以及性能的分析和测试；在所得实验结果基础上，分析研究直流电场对盐浴氮化处理的作用机理。研究结果表明：直流电场可以显著提高35钢盐浴氮化效率。处理温度为575℃时，外加

5、电压为7.5V的直流电场条件下，保温50min获得的化合物厚度与同样温度常规盐浴氮化保温100min相近，约为18.4μm。保温100min时化合物层厚度提高到29μm。施加直流电场盐浴氮化，35钢渗层主要物相同常规盐浴氮化一样，仍由ε-Fe3N及少量γ'-Fe4N构成。在温度为575℃、保温50min时，外加7.5V直流电场盐浴氮化后，试样截面硬度达到730HV0.01，比基体硬度提高约2倍。直流电场盐浴氮化后35钢试样在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性比常规盐浴氮化进一步提高。动力学研究发现，35钢在直流电场作用下，盐浴氮化的扩散激活能

6、为159kJ/mol，低于常规盐浴氮化的扩散激活能184kJ/mol。同样，直流电场对42CrMo钢盐浴氮化也具有显著的促进作用，为获得同样深度的渗层，直流电场盐浴氮化可以进一步降低氮化温度。保温时间为80min时，外加电压为7.5V的直流电场条件下，处理温度为530℃获得的化合物厚度与同样时间常规盐浴氮化处理温度560℃相近，约为6.7μm。处理温度为560℃时化合物层厚度提高到12.1μm。施加直流电场盐浴氮化，42CrMo钢渗层主要物相同常规盐浴氮化一样，均为ε-Fe3N、少量γ'-Fe4N和CrN。处理温度575℃、保温80min

7、时，外加7.5V直流电场盐浴氮化后的42CrMo钢试样截面硬度达到1146HV0.01，比基体硬度提高约2倍。直流电场盐浴氮化后42CrMo钢试样在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性比常规盐浴氮化进一步提高。关键词：35钢；42CrMo钢；直流电场；盐浴氮化；动力学ABSTRACTSaltbathnitridingtechnologyisawidelyusedchemicalheattreatmenttechnologythatcansignificantlyimprovesurfaceproperties.Saltbathnitriding

8、technologyincludesprocesssimplified,non-pollutionandeasyhandling.Sincetheproductionofactivenitro