【正文】 。 γ′相于 680℃ 以上將發(fā)生分解，并溶于 ε 相中。 (5)ξ相。 滲氮層的高硬度是由于合金氮化物彌散強(qiáng)化的作用 [13]。同事合金元素促使ɑ Fe能溶解更多的氮原子，使微觀應(yīng)力 增大，硬度提高；氮化后的快冷使過(guò)飽和固溶體發(fā)生時(shí)效，也可增加基體的硬度。但若出現(xiàn)大量的脆性 ε相會(huì)引起疲勞強(qiáng)度降低。 滲氮層的質(zhì)量檢驗(yàn) 外觀 正常的氮化零件表面應(yīng)呈銀灰色，若表面出現(xiàn)黃或藍(lán)等顏色，說(shuō)明在氮化或冷卻過(guò)程中零件表面被氧 化 [15]。試驗(yàn)力為 ，對(duì)工件緩慢加載，卸去載荷后觀察壓痕狀況，依其邊緣的完整性將滲氮層脆性分為 5級(jí) 。 滲氮層深度的測(cè)定 從表面至與基體組織有明顯分界為止的距離為氮化層深度。此法方便迅速，但精度較低。 硬度法是將滲氮后的試樣從表面沿層深方向測(cè)得一系列硬度值，維氏硬度為 500HV試驗(yàn)力為 ， 以上者皆可算在氮化層內(nèi)。 氮化件常見(jiàn)的缺陷及預(yù)防 滲氮層硬度低 產(chǎn)生硬度低的原因是氮化溫度過(guò)高；氨分解率偏高或中斷氨氣供給的時(shí)間太長(zhǎng) ；使用新的氮化罐或氮化罐久用未退氮，從而提高了氨分解率；不合理 裝爐 ， 造成氣流不均勻，使部分零件氮化不良；零件調(diào)質(zhì)后心部硬度太低等， 可采取相應(yīng)的預(yù)防措施[19]。 10 滲氮層淺 氮化層深度不足的原因是：氮化溫度偏低；保溫時(shí)間太短；氨分解率過(guò)高或過(guò)低；使用了新的氮化罐或夾具；工件之間距離太近等。 工件表面硬度不均勻 滲氮層硬度不均勻是指零件局部表面有軟點(diǎn)或面積不等的軟塊 [20]。 工件變形大 產(chǎn)生工件變形的原因是零件氮化前機(jī)械加工或預(yù)備熱處理的殘余應(yīng)力未徹底消除；零件形狀復(fù)雜，厚薄尺寸相差懸殊，有易變形的尖角、棱角等；氮化技術(shù)要求不合理，要 求滲層太深或不均勻的局部氮化；氮化溫度過(guò)高或不均勻，氮化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；出爐過(guò)早；升降溫過(guò)快或氨氣流量不穩(wěn)定等都會(huì)導(dǎo)致變形增大。 氮化層不致密、抗蝕性差 產(chǎn)生氮化層不致密、抗蝕性差的原因是表面氨濃度太低，工件表面有銹斑。 針狀或魚(yú)骨狀氮化物 產(chǎn)生針狀或魚(yú)骨狀氮化物的原因是工件表面有 脫碳層、氨氣含水量高造成脫碳或氮化前鋼內(nèi)已有大塊鐵素體或上貝氏體組織。它是滲碳介質(zhì)在工件表面產(chǎn)生的活性碳原子，經(jīng)過(guò)表面吸收和擴(kuò)散 ， 將碳滲入低碳鋼或低碳合金鋼工件表層，使其達(dá)到共析或略高于共析成分時(shí)的含碳量，以便將工件淬火和低溫回火后，其表層的硬度、強(qiáng)度，特別是疲勞強(qiáng)度和耐磨性，較心部都有顯著的提高，而心 部仍保持一定的強(qiáng)度和良好的韌性 [22]。氮化溫度低，一般 480~600℃ ，常用 560℃ ，而且氮化后通常爐冷，因此氮化后工件變形很小。但一度我國(guó)齒輪機(jī)床行業(yè)處在一個(gè)十分尷尬的境地。所以對(duì)材料的選擇及工藝的 選擇 非常重要。一般可以采用較慢的冷卻速度淬火，可以用油淬以避免熱處理缺陷。離子滲氮是在充以含氮?dú)?體的低 真空爐體內(nèi)把金 屬工件作為陰極爐體為陽(yáng)極，通電后介質(zhì)中的氮?dú)湓釉诟邏褐绷麟妶?chǎng) 下 被電離，在 陰陽(yáng)極之間形成等離子區(qū)。 14 爐子的工藝參數(shù)為溫度 550℃ ，氣氛是分解氨。 齒輪材料的的性能表征 離子滲氮過(guò)程中， 離子滲氮作為強(qiáng)化金屬表面的一種 化學(xué)熱處理 方法，廣泛適用于 鑄鐵 、碳鋼、合金鋼、不銹鋼及鈦合金等。所以，離子滲氮層的表征對(duì)其應(yīng)用于實(shí)際具有重要意義。原材料的檢驗(yàn)、鑄造、壓力加工、熱處理等一系列生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量檢測(cè)與控制需要使用金相顯微鏡，新材料、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)以及跟蹤世界高科技前沿的研究工作也需要使用金相顯微鏡 。 X 射線衍射 儀是利用 X 射線衍射原理研究物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的一種大型 分析儀器 ，廣泛應(yīng)用于各大、專(zhuān)院校 、 科研院所及廠礦企業(yè)。 為了清楚地了解滲氮層的組織及成分 ， 因而 借助 金相顯微鏡和 XRD 衍射儀等儀器，幫助我們更好地探索試樣的性能。通過(guò)樣品的 X 射線衍射圖與已知的晶態(tài)物質(zhì)的 X 射線衍射譜圖的對(duì)比分析便可以完成樣品物相組成和結(jié)構(gòu)的定性鑒定和定量分析。 物相分析不同于一般的元素分析，它不僅可獲悉物質(zhì)所含的元素，更側(cè)重于元素間的化合狀態(tài)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的分析。如果在樣品中存在兩種以上不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)時(shí)，每種物質(zhì)所特有的衍射花樣不變，多相樣品的衍射花樣只是由它所含物質(zhì)的衍射花樣機(jī)械疊加而成。峰形與樣品是晶體還是非晶體有很大關(guān)系，如果是饅頭峰則為標(biāo)準(zhǔn)的非晶，如果是明銳的尖峰則為晶體，峰越尖銳，半高寬越小，則表明結(jié)晶越好。 原始試樣及 滲氮層 的硬度測(cè)量 金屬硬度檢測(cè)是評(píng)價(jià)金屬力學(xué)性能最迅速、最經(jīng)濟(jì)、最簡(jiǎn)單的一種試驗(yàn)方法。對(duì)于被檢測(cè)材料而言，硬度是代表著在一定壓頭和試驗(yàn)力作用下所反映出的彈性、塑性、強(qiáng)度、韌性及磨損抗力等多種物理量的綜合性能。靜態(tài)試驗(yàn)方法包括布氏、洛氏、維氏、努氏、韋氏、巴氏等。這里包括肖氏和里氏硬度試驗(yàn)法。 由于滲氮層較薄，所以采用顯微硬度計(jì)。磨損是一個(gè)物體由于機(jī)械的原因，與另一固體的，液體的或氣體的配對(duì)件發(fā)生接觸和相對(duì)運(yùn)動(dòng)而造成表面材料不讀那損失的過(guò)程。磨 粒 磨損是由硬質(zhì)物體或顆粒的切削或刮擦作用引起表面材料脫落的現(xiàn)象。如果在相同的條件下（相同的磨擦系數(shù)、成分、組織、環(huán)境條件等等），硬度和耐磨性存在非線性的正比關(guān)系。實(shí)際上是涂層的硬度、附著力和內(nèi)聚力綜合效應(yīng)的體現(xiàn)。 紙經(jīng)受橡皮、砂紙和類(lèi)似物體摩擦作用時(shí)的耐久性也稱(chēng)耐磨性。 離子滲氮后的滲層包括表面化合物層 (即白亮層 )以及次表層的擴(kuò)散層 ,滲氮后的組織由 ε、 γ39。 本次摩擦磨損試驗(yàn) 采用 BDW3 型球盤(pán)磨損試驗(yàn)機(jī)， 通過(guò)滲氮試樣磨痕的表面形貌，摩擦系數(shù)及磨屑的重量，來(lái)測(cè)定磨損的程度及耐磨性。 在本實(shí)驗(yàn)中 齒輪材料的 顯微組織結(jié)構(gòu)分析是借助 金相 顯微鏡、 X 射線 衍射儀 等 儀器 ，觀察 ， 分析 齒輪 材料的微觀組織 形貌。調(diào)質(zhì)處理后得到 回火索氏體 ， 回火索氏體是馬氏體 于回火時(shí)形成的，在 光學(xué)金相顯微鏡下放大 500~600 倍以上才能分辨出來(lái)，其為鐵素體基體內(nèi)分布著碳化物球粒的復(fù)合組織。m 600181。 X 射線衍射是利用 X 射線在晶體或非晶 體中的衍射與散射效應(yīng)進(jìn)行物相的定性和定量分析、結(jié)構(gòu)類(lèi)型和不完整 性分析的技術(shù)。)Fe4NF e 圖 原始試樣及離子滲氮后試樣的 X 射線衍射圖譜 21 由 圖 4 原始試樣及離子滲氮后試樣的 X 射線衍射圖譜 可知：基體中含有大量的Fe 元素；離子滲氮后 滲 氮 層 的 衍射峰 比較尖銳， 出現(xiàn)了 Fe4N 的峰 ， 說(shuō)明含有 Fe4N相 。 根據(jù)資料 ， 自工 作表面向內(nèi) ， 化合物層隨著FeN→Fe 2N→Fe 3N→Fe 4N 組織變化而實(shí)現(xiàn)工件的滲氮 。 而白亮層的組織為 ε 和 γ′相，其中，γ′單相具有最小的脆性，但耐磨性較差， ε 單相脆性也較小，并有較好的耐磨性和抗磨合性能。m 22 原始試樣及 離子滲氮 試樣的硬度比較 “硬度”在應(yīng)用技術(shù)上的意思是一種材料受著另一種更硬的物 體壓入的力所呈現(xiàn)的阻力大小。 顯微硬度計(jì)則是通過(guò)光學(xué)放大，測(cè)出在一定試驗(yàn)力下的金剛石角錐體壓頭壓入被測(cè)物后所殘留的壓痕的對(duì)角線長(zhǎng)度來(lái)求出的被測(cè)物的硬度， 硬度值計(jì)算公式為： F1=F/d2 HV （ ） 其中， F為試驗(yàn)力 （ N） ， d 為壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度 （ mm） 一般來(lái)講滲層厚度大時(shí)，測(cè)量所用載荷越小，測(cè)量誤差越大。氮離子注入前后，試樣表面硬度的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 五 。 表五 、原始試樣及離子滲氮后試樣的顯微硬度 （ 載荷為 ；加載時(shí)間為 10s） 試樣 滲氮層 壓痕 直徑 d1（ 181。但當(dāng) 氮化溫度升高，氮化物長(zhǎng)大并和基體脫離共格聯(lián)系時(shí)，硬度將降低。離子滲氮后，試樣的硬度顯著提高，那么，耐磨性是否也會(huì)提高？我們分別從磨損量、 表面磨損形貌圖、摩擦系 數(shù)這三個(gè)方面探究上述問(wèn)題。m 400181。由此可見(jiàn)， 離子滲氮后的試樣，磨損的程度降低，耐磨性提高。 隨著時(shí)間的延長(zhǎng) ， 摩擦系數(shù) 基本在 左右浮 動(dòng) ，最后趨于平穩(wěn) ， 約為 。 同樣 由于金屬表面不同部位粘著作用的增強(qiáng)和減弱 ， 摩擦系數(shù) 略有浮動(dòng) ，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)， 摩擦系數(shù) 在 左 右浮 動(dòng)，最后 趨于平穩(wěn) ， 約為 。 26 結(jié) 論 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì) 機(jī)床齒輪用鋼 40Cr 進(jìn)行離子氮化處理，分別測(cè)定未滲氮試樣和離子氮化處理后試樣 的 硬度、耐磨性 等性能，并 將離子滲氮前后的性能進(jìn)行 分析 比較，得出以下結(jié)論： （ 1） 離子滲氮后的 滲氮層 組織為回火索氏體和氮化物，心部組織為回火索氏體。 27 參考文獻(xiàn) [1] 趙應(yīng)萍 . 氮化和對(duì)研提高弧齒錐齒輪使用質(zhì)量 [J]. 機(jī)械工人 .冷加工 , 20xx,(07)： 1217 [2] 閻承沛 . 我國(guó)齒輪熱處理技術(shù)概況及發(fā)展趨勢(shì) [J]. 熱處理 , 20xx,(01):2529 . [3] 郭應(yīng)國(guó) ,張潔 ,張社會(huì) ,王偉 ,謝暉 . 我國(guó)齒輪材 料及其熱處理技術(shù)的最新進(jìn)展 [J]. 熱加工工藝 , 20xx,(02):5662 . [4] 張金海 ,余元強(qiáng) . 齒輪失效實(shí)例分析和改進(jìn)措施 [J]. 十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) , 20xx,(02) :4752. [5] 劉云秋 ,洪鶴 ,趙忠儉 ,王佳華 . 噴丸強(qiáng)化對(duì)接觸疲勞性能的影響 [J]. 鑄造 1999,(12) . [6] 陳國(guó)民 . 對(duì)我國(guó)齒輪滲碳淬火技術(shù)的評(píng)述 [J]. 金屬熱處理 , 20xx,(01)： 98103 . [7] 盧金生 ,顧敏 . 深層離子滲氮工藝及設(shè)備的開(kāi)發(fā) [J]. 金屬加工 (熱加工 ), 20xx,(01) :2572. [8] 劉英 . 滲碳處理零件幾種金相組織缺陷分析和防止辦法 [J]. 汽車(chē)齒輪 , 20xx,(04) . [9] 朱永新 . 低壓真空滲碳技術(shù)在提高齒輪內(nèi)孔滲層上的應(yīng)用 [J]. 汽車(chē)工藝與材料 , 20xx,(01):10021005 . [10] 胡月娣 ,趙增爵 ,沈介國(guó) . 離子滲氮技術(shù)及其應(yīng)用 [J]. 熱處理 , 20xx,(01):165172 . [11] 車(chē)?yán)?. 離子滲氮在齒輪制造中應(yīng)用 [J]. 汽輪機(jī)技術(shù) , 20xx,(03):134139 . [12] 中國(guó)齒輪行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要 [13] 應(yīng)小東 ,李午申 ,馮靈芝 . 激光表面改性技術(shù)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 [J]. 焊接 , 20xx,(01) . [14] 李月英 ,劉勇兵 ,陳華 . 凸輪材料的表面強(qiáng)化及其摩擦學(xué)特性 [J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào) (工學(xué)版 ), 20xx,(05) :6571. [15] 馮艷華 ,姜濤 ,麻文焱 . 40Cr 鋼表面激光淬火的工藝研究 [J]. 機(jī)械工程師 , 20xx,(08) . [16] Won Jae Yang YongHo Choa Tohru Sekino Kwang Bo Shim Koichi Niihara and Keun Ho Auh. Structural characteristics of diamondlike nanoposite films grown by PECVD .Materials Letters, 20xx, 57 (21) :33053310 . [17] 鐘厲 ,韓西 ,周上祺 ,任勤 .40Cr 鋼離子滲氮層ε相轉(zhuǎn)變機(jī)理研究 .熱加工工藝 , 20xx。( 5):4749 [22] 傅璞 ,40C r 熱處理工藝及其組織與性能 , 機(jī)械工程與自動(dòng)化 ,20xx,(10)： 8692 28 [23] 謝飛 ,馬寶鈿 ,何家文 .鋼的快速深層滲氮研究進(jìn)展 .材料導(dǎo)報(bào) ,1998。 正是由于 她 的 幫助，我才能 順利地完成論文。Regional Centre for Military Airworthiness (Foundry and Fe), CEMILAC, DRDO, Bangalore560 037, India Department of Materials Engineering, Indian Institute of Science, Bangalore560 012, India Received 25 June 20xx. Accepted 28 November 20xx. Available online 10 December 20xx Abstract In the present investigation, ion nitriding of Maraging steel (250 grade) has been carried out at three different temperatures ., at 435℃, 450℃ and 465℃ for 10 h duration in order to achieve good wear resistance along with high strength required for the slat track ponent of aircraft. The microstructure of the base material and t