【正文】 感謝我的母校太原理工大學(xué)，感謝四年來教過我的各位老師！四年的培養(yǎng)，為我樹立了正確的世界觀、人生觀、價值觀！ 最后，深深感謝給予我無私關(guān)懷、養(yǎng)育和傾注全部心血的父母，是他們在生活上的支持，使我能夠潛心學(xué)習(xí)，特向他們表示衷心的感謝！ 30 附錄一 英文翻譯原文 EFFECT of ION NITRIDING ON the MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES of MARAGING STEEL (250 GRADE) Kishora ShettyS. Kumarb,P. Raghothama Rao。 感謝 我們實(shí)驗(yàn)組的其他同學(xué)， 陪我一起實(shí)踐探索，陪我一起學(xué)習(xí)文獻(xiàn) 。 在此特向我的導(dǎo)師胡蘭青教授表示衷心的感謝，感謝導(dǎo)師對我的指導(dǎo)、幫助和關(guān)懷！ 同時感謝 蔡一萍師姐 ， 陳智敏師兄 在論文 完成 過程中對我的幫助， 還有實(shí)驗(yàn) 過程中對我的 悉心指導(dǎo)。12(5):6772 [24] 王瑞權(quán) , 韓秋華 , 劉妍研 , 夏霏霏 ,邢博 ,熱處理工藝對 40Cr 組織和摩擦性能的影響 , 熱處理技術(shù)與裝備 ,20xx(4):6773 [25] 韓莉 ,趙程 ,40Cr 鋼富氮層快速離子滲氮技術(shù)的探索 ,材料熱處理學(xué)報 ,20xx,(08):9096 [26] Billon B, Hendry A. Microstructure of nitrided stainlesssteel[J]. Surface Engineer, 1985 (1): 114 [27] 曾耀新 .提高奧氏體不銹鋼磨損和腐蝕抗力的氮化 [J].表面工程雜志 , 1996, 31(2):4859 [28] 王宗英 ,肖楠 ,呂淑萍 . 40Cr 鋼表面改性處理及磨損性能研究 [J]. 沈陽建筑大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ), 20xx,(03):7881 . [29] A Erdemir,C Bindal,J Pagan,P Wilbur. Characterization of transfer layers on steel surfaces sliding against diamondlike hydrocarbon films in dry nitrogen .Surf. Coat. Technol. 1995, 76– 77 :559563 . [30] Erdemir A, Bindal C, Fenske G R, et al. Characterization of transfer layers forming on surfaces sliding against diamondlike carbon .Surface and Coatings Technology, 1996, 8687 :692697 . 29 致 謝 本論文是在導(dǎo)師胡蘭青教授的精心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下完成的，胡蘭青老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度、勤奮的工作精神深深的感染了我，使我終身受益。 29( 2) ： 7076 [21] 閻牧夫 ,夏立芳 ,祖國成 .離子滲氮表面氮濃度的 X 射線分析及實(shí)驗(yàn)研究 . 物理測試 ,1990。(3) [18] 周上祺 , 任勤 , 范秋林 .25Cr2MoVA 鋼快速離子滲氮的 X 射線衍射分析 .重慶大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ) ,1998。 可見，離子滲氮工藝是一種有效的提高 機(jī)床齒輪 綜合性能的途徑。 （ 2） 與未滲氮試 樣相比， 離子滲氮處理后的試樣，其硬度 顯著 提高。在此基礎(chǔ)上，離子滲氮工藝可以顯著提高 40Cr 的 硬度 、耐磨性等性能。由此得出， 離子滲氮 處理后試樣表面的硬度增加 ， 摩擦系數(shù)下降 ， 耐磨性 顯著提高 。 因而，從 700s 往后， 摩擦系數(shù)有所下降 。 因此 ，未滲氮試樣的摩擦系數(shù)約 為 ； 從圖 7(b)曲線中可以看出 ：在 摩擦 初始階段 0～ 700s 內(nèi)，即跑和階段， 金屬表面由于污染，粘著 磨損 和磨粒 磨損 共同作用，摩擦系數(shù) 急劇上升 ； 由于金屬表面 N 元素的注入 ， 表層出現(xiàn)白亮層， 白亮層是滲氮物的混合層。 從圖 7(a)曲線中可以看出 原始試樣 在 整個 摩擦 過程內(nèi)粘著作用明顯， 在以后的時間中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 。 同時可以初步斷定 40Cr 鋼為粘著磨損。 從磨損形貌圖 7(c)(d)來看 ，更加清楚地觀察 到：未滲氮的試樣，表面磨痕較多，而且較深，粘附物 較多；滲氮后的試樣，磨痕 數(shù)目較少且變淺，同時 粘附物 較少。m 24 0 1000 20xx 3000 4000 50000 .00 .20 .40 .60 .81 .0摩擦系數(shù)時間 （ a） 40Cr 的摩擦系數(shù) 0 1000 20xx 3000 4000 50000 .20 .40 .60 .81 .0摩擦系數(shù)時間 （ b） 40Cr10N 摩擦系數(shù) 圖 原始試樣和離子滲氮試樣的摩擦系數(shù) 25 由表六 我們可以看出：未滲氮試樣的磨損量為 ， 滲氮試樣的磨損量為， 可見，離子滲氮后的試樣其磨損程度明顯減小，耐磨性顯著提高。m 400181。 表六 、原始試樣和離子滲氮試樣的磨損量（溫度 25℃ ；濕度 40％ ；載荷 1024g） 時間 h 摩擦前的重量 m1（ g） 摩擦后的重量 m2（ g） 摩損量 △ m（ g） 0 10 (a)原始試 樣 （ c） 原始試 樣 （ b） 離子滲氮 10h （ d） 離 子滲氮 10h 圖 原始試樣和離子滲氮試樣 的磨痕表面 形貌圖 50181。 23 原始試樣及離子滲氮試樣 耐磨性的比較 一般情況下，硬度越高，耐磨性越好。 由公式 （ ） 知 原始試樣的顯微硬度為 414HV，滲氮層的硬度為 。氮化物具有很高的硬度，而且晶 格常數(shù)比基體 ɑFe大得多，當(dāng)它與基體保持共格聯(lián)系時，使 ɑFe晶格產(chǎn)生很大的畸變，從而產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化效果 。m ） 滲氮層硬度 （ HV） 基體 壓痕 直徑 d2（ 181。本結(jié)果說明， 與未滲氮試樣相比，離子滲氮可以提高試樣的硬度 。氮 離子注入后，試樣表面的顯微硬度得到了大幅度的提高。測試所用載荷為 ， 加載 10 s，每個試樣測試 5 個點(diǎn)，取其平均值。 對于 40Cr 離子 滲氮處理，氮化層都比較薄，如果 用 大載荷，基體硬度的影響太大，測量值不能反映滲層硬度特征，為盡量減小測量誤差，采用 載荷對 原始試樣和離子氮化處理后的試樣 進(jìn)行了測量 。 顯微硬度試驗(yàn)是一種微觀的靜態(tài)試驗(yàn)方法， 常用的有維氏 （ Viokers）硬度 [29]。 硬度通常是用各種類型的壓痕法測量的，因此，了解塑性變形過程對于解釋測量結(jié)果是很重要的。m 600181。 為了證明上述觀點(diǎn)，我們專門對原始試樣和離子滲氮處理后的試樣的硬度，耐磨性做了研究。其中，由于溫度和氣氛控制的適當(dāng)，白亮層呈條狀分布。 （ a） 原始試樣 （ b） 離子滲氮 10h 圖 原始試樣及離子滲氮后試樣的顯微組織 由圖 5 知 ：原始試樣的 組織為回火索氏體，離子滲氮后的試樣滲氮層的組織為回火索氏體及氮化物，心部組織為針狀的回火索氏體。 離子滲氮最重要的特點(diǎn)之一是可以通過控制滲氮?dú)夥盏慕M成、氣壓、電參數(shù)、溫度等因素來控制表面化合物層（俗稱白亮層）的結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散層組織，從而滿足零件的服役條件和對性能的要求。 原始試樣及滲氮層組織分析 根據(jù) Kollbel“濺射 沉積”理論 [30]， 當(dāng)離子滲氮 時間短 時 ， 單位體積內(nèi)分子數(shù)量很少 ， 碰撞幾率 小， 使得應(yīng)急表面濺射出的鐵離子自由程較長 ， 工件表面形成及沉積的 FeN 幾率就低 ， 同時 ， 較高動能的離子轟擊表面引起新形成的化合物層被濺射。)CPSFeFeFe 0 20 40 60 80 10050100150200250Fe4NFe4NFe4NCPS2 θ /(176。 物相定性分析是通過將實(shí)驗(yàn)測得的 d 值和 I 值與已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)據(jù) 比較，獲悉物質(zhì)所含的元素和 元素間的化合狀態(tài) 。 為了獲得原始試樣和離子滲氮處理后試樣的成分，我們采用 X 射線衍射 儀，并對其成分做細(xì)致 分析，進(jìn)而更好地判斷離子滲氮前后其性能的變化情況。m 20 是標(biāo)準(zhǔn)的 40 Cr 基材。 由 4 可知，我們采用的原始試樣600181。 40Cr 調(diào)質(zhì)后的組織見圖 3（ b）。 調(diào)質(zhì)熱處理是淬火加高溫回火 ， 調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能得到 改善 ，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。 原始試樣及調(diào)質(zhì) 后試樣的組織形貌分析 （ a） 原始試樣 （ b） 調(diào)質(zhì) 處理后的試樣 圖 原始試樣及調(diào)質(zhì) 后試樣的金相組織 從鐵碳合金相圖來看： 40Cr 鋼屬于亞共析鋼，緩冷到室溫后的組織為鐵素體 +珠光體；從鋼的分類 來看： 40Cr 鋼屬于低淬透性調(diào)質(zhì) 鋼，具有很高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，即具有良好的綜合機(jī)械性能 。因此只有分析清楚齒輪在離子滲氮前后的顯微組織及成分的 變化 ，才可以更好的對材料的性能進(jìn)行測試 ，進(jìn)而更好地驗(yàn)證離子滲氮可以提高材料的硬度及耐磨性， 從而對材料的實(shí)際應(yīng)用有更好的掌握。 磨損試驗(yàn)原理見圖 2。因?yàn)闈B氮層的組織和物相發(fā)生了變化，所以材料的硬度及耐磨性也發(fā)生了變化 [27]。和 αFe 相組成。某些希望有表面硬度的紙如箱板紙和書寫紙，一般要用淀粉或膠料進(jìn)行表面處理。表征紙的表面硬度。在一定的負(fù)載下，涂膜用橡膠砂輪經(jīng) 過 規(guī)定的轉(zhuǎn)數(shù)打磨后，求得涂膜的失重量，以克表示。在條件相同的 情況下，涂層耐磨性優(yōu)于金屬材料，因其有黏彈性效應(yīng)，可把能量緩沖、吸收和釋放掉。 涂料工業(yè)中指涂層對摩擦機(jī)械作用的抵抗能力。 18 耐磨性幾乎和材料所有性能都有關(guān)系，而且在不同磨耗機(jī)理?xiàng)l件下，為提高耐磨性對材料性能亦有不同要求。硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，也可表述為材料抵抗殘余變 形和反破壞的能力。 材料的耐磨損性能，用磨耗量或耐磨指數(shù)表示。粘著磨損是摩擦副相對運(yùn)動時，由于固相焊合，接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面的現(xiàn)象。研究磨損應(yīng)該分析 摩擦系統(tǒng)中各要素與磨損有關(guān)的性質(zhì)。 原始試樣及 滲氮層的耐磨性的測量 磨損是引起機(jī)械零件失效的主要原因之一 ，人們總是希望能夠盡量減少磨損。 顯微硬度計主要用于測量微小、薄型試件、脆硬件的測試，通過選用各種附件或者升級各種結(jié)構(gòu)可廣泛的用于各種金屬（黑色金屬、有色金屬、鑄件、合金材料等）、金屬組織、金屬表面加工層、電鍍層、硬化層（氧化、各種滲層、涂鍍層）、熱處理試件、碳化試件、淬火試件、相夾雜點(diǎn)的微小部分，玻璃、瑪瑙、人造寶石、陶瓷等脆硬非金屬材料的測 試，在細(xì)微部分進(jìn)行精密定位的多點(diǎn)測量，壓痕的深層測試與分析，滲鍍層測試與分析，硬度梯度的測試，金相組織結(jié)構(gòu)的觀察與研究，涂鍍層厚度的測量與分析等。拋光后，用 4%硝酸溶液對其進(jìn)行 腐蝕 ，最后用無水乙醇清洗，用吹風(fēng)機(jī)吹干，制成金相試樣，然后在借助 顯微硬度計 觀察原始試樣及 離子滲氮 后 試樣的 硬度變化值。動態(tài)試驗(yàn)法主要用于大型的，不可移動工件的硬度檢測 。另一類試驗(yàn)方法是動態(tài)試驗(yàn)法，這類方法試驗(yàn)力的施加是動態(tài)的和沖擊性的。其 中布、洛、維三種試驗(yàn)方法是應(yīng)用最廣的，它們是金屬硬度檢測的主要試驗(yàn)方法。硬度的測定主要決定于壓痕的深度、壓痕投影面積或壓痕凹印面積的大小。由于通過硬度試驗(yàn)可以反映金屬材料在不同的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和熱處理工藝條件下性能的差異，因此硬度試驗(yàn)廣泛應(yīng)用于金屬性能的檢驗(yàn)、監(jiān)督熱處理工藝質(zhì)量和新材料的研制。硬度的實(shí)質(zhì)是材料抵抗另一較硬 材料壓入的能力。硬度檢測的主要目的就是測定材料的適用性，或材料為使用目的所進(jìn)行的特殊硬化或軟化處理的效果。本文結(jié)合實(shí)際操作，簡單的總結(jié)了 X 射線粉末衍射儀測試中的一些小經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然峰強(qiáng)的大小也能看出物質(zhì)的含量多少，大致上，峰越強(qiáng)，物質(zhì)含量越多。鑒別物相首先從峰位入手，如果峰位能對上，初步判定為該物質(zhì)；其次，還要看各衍射峰的強(qiáng)度相對比是否也與標(biāo)準(zhǔn)卡片上的峰強(qiáng)比一致，如果都一樣則可肯定為該物質(zhì)。物 相定性分析是通過將實(shí)驗(yàn)測得的 d 值和 I 值與已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)據(jù)相比較。任何一種結(jié)晶物質(zhì)都具有特定的晶體結(jié)構(gòu)，在一定波長的 X 射線照射下，每種晶體物質(zhì)都給出與其唯一對應(yīng)的衍射花樣。相同元素組成的化合物，其元素聚集態(tài)不同，則屬于不同的物相。 X 射線衍射基于單色 X 射線與結(jié)晶樣品之間的相長干涉，衍射線空間方位和晶體結(jié)構(gòu)之間滿足布拉格定律 。 X 射線是人們首次發(fā)現(xiàn)的一種短波長電磁波，具有很強(qiáng)的穿透性， 而且 波長介于