一、纯铁离子渗氮扩散层中Fe_(16)N_2的透射电镜研究（论文文献综述）
轩欢欢[1]（2020）在《CTHQ25钢等离子体渗氮工艺-组织-性能研究》文中认为CTHQ25钢是一种典型的钎具钢,具有较高的回火稳定性。由于钎具在服役过程中要承受循环应力和冲击载荷,因此这类钢存在表面易磨损的问题。本文针对CTHQ25钢表面高强度的要求,建立等离子体渗氮层的氮浓度分布模型和硬度分布模型。根据CTHQ25钢等离子渗氮层工艺-组织-性能关系,预测合金钢渗氮层的组织结构和性能。根据氮原子在α-Fe中的扩散规律和过饱和氮模型,求解等离子体渗氮层中氮浓度分布。渗层氮浓度分布求解结果显示,（1）氮浓度沿渗层方向逐渐降低,合金氮化物的析出使总的氮浓度高于氮原子在α-Fe中的极限固溶度;（2）钢渗氮层的厚度随着渗氮温度和渗氮时间的增加而增大,γ’-Fe4N层厚度的增幅较ε-Fe2-3N层显着;（3）渗氮气氛中氮气含量越高,表面氮浓度越高,渗氮层厚度越大;（4）平衡溶解度乘积KCr N值越大,氮原子与合金元素沉淀析出氮化物的含量越少,扩散层总的氮浓度越低;（5）表面氮浓度和渗层的厚度随着氮在α-Fe中的极限固溶度的增加而增大;（6）氮化物形成元素含量增加,渗层中总的氮浓度增大,大多数的氮以合金氮化物的形式存在。CTHQ25钢经550 oC渗氮4 h扩散层的氮化物尺寸分布和硬度分布模拟结果表明,沿渗层厚度方向,合金氮化物尺寸逐渐增大,扩散层的固溶强化效果、沉淀硬化效果降低,使渗层的强度下降。由于氮原子的固溶,固溶强化对渗层总屈服强度贡献较大。沿渗层方向的沉淀硬化效果的显着降低导致渗层强度下降。降低渗氮温度、减少渗氮时间、增加渗氮气氛中的氮气含量可有效提高渗层的强度。根据CTHQ25钢经550 oC渗氮4 h扩散层硬度分布的实测结果,可校准CTHQ25钢的Cr N溶解度乘积KCr N为0.001。将30Cr Mn Si A钢渗氮层的氮浓度分布、硬度分布模拟结果与实验结果进行对比,发现模拟结果与实验结果吻合较好。
徐强[2]（2018）在《低碳钢气体氮碳复合共渗研究》文中研究说明渗氮、渗碳和氮碳共渗是指向工件表面渗入活性氮、碳原子,从而使工件表面性能（如硬度、耐磨性、耐蚀性等）提高的化学热处理工艺。传统的渗氮工艺获得的表层具有致密性差、韧性差、硬度低、厚度薄等缺点。针对这些缺点,本文通过调节氮碳共渗过程中NH3和CO流量,然后对渗氮及其后续热处理工艺进行探索,提出循环渗氮渗碳复合工艺,着重研究了循环渗氮渗碳复合工艺（NCNC工艺）。采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜以及一系列性能测试仪器,探究了低碳钢气体渗氮/氮碳共渗层及渗氮渗碳循环热处理后强化层的微观组织结构和性能。主要得到以下结论:（1）气体渗氮气氛中少量CO的加入会显着促进化合物层的生长和表层ε相的快速生成,过多的CO加入会使化合物层中形成θ相,且随着NH3流量的增加,化合物层得到θ相的临界CO流量值也相应增加。气体氮碳共渗气氛中,在NH3流量不变时,随着CO流量的增加,化合物层致密性、韧性逐渐增加,但化合物层厚度却先增大后减小。在CO流量不变时,随着NH3流量的增加,化合物层孔洞增多。随着NH3流量增加,获得最大化合物层厚度的CO流量也要相应增加,因此可适当增加CO和NH3流量来获得较厚且致密的共渗层,从而使试样具有较高的硬度、优良的耐磨性、较优的韧性。共渗化合物层的耐腐蚀性能主要由化合物层中的N含量和致密性来决定,而C含量的变化对腐蚀性能影响较小。（2）提出了循环渗氮渗碳复合工艺制度,获得力学性能更为优异的强化层,强化层表层由ε-Fe2-3（C,N）和θ-Fe3C化合物组成,次表层由γ-Fe相和α-Fe相组成。对比不同工艺下渗层微观组织和性能,确定了NCNC工艺中CO流量为50sccm时渗层具有最优的微观组织和性能,此时渗层均匀致密,且渗层厚度高达90μm,最高硬度高达900HV0.05。NCNC试样、氮碳共渗加后续淬火试样以及奥氏体氮碳共渗试样次表层都是γ相和α相。氮碳共渗4h加后续淬火试样以及奥氏体氮碳共渗试样强化层较厚但表层出现大量的孔洞裂纹,氮碳共渗1h加后续淬火试样强化层孔洞较少但厚度只有35μm。综合来看,NCNC工艺下强化层不仅厚而致密,而且具有优良的耐蚀性、较高的耐磨性、较高的表面硬度及较优的韧性。（3）冷却速度和回火处理对NCNC制备的强化层有很大的影响。随着冷却速度的减慢,NCNC工艺试样次表层α相逐渐增加;当NCNC试样随炉冷时,次表层出现γ′相。NCNC油冷试样经过在180-300℃回火后,强化层表层没有发生相转变,次表层发生了含氮淬火马氏体和残余奥氏体向回火马氏体和贝氏体转变。随着回火温度的升高,次表层片条状组织逐渐细密,且片条尺寸逐渐变小。心部扩散层中部分晶界区域奥氏体在回火过程中也发生了类似贝氏体的转变。
范航京[3]（2017）在《等离子氮化及表面强化对42CrMo齿轮钢接触疲劳性能的影响》文中提出采用真空脉冲等离子氮化技术对42CrMo齿轮钢表面改性的方法已经大量应用于生产实践中,但由于工艺参数的控制不合理经常导致氮化层分布不均匀甚至表层部分缺失,引发齿轮等关键零部件寿命低、可靠性差等问题。为此本文探索了等离子氮化的最佳工艺参数和表面预处理后氮化的优化工艺,而后结合显微组织、表面完整性研究了不同处理状态42CrMo钢的接触疲劳性能。利用氮化层的截面显微组织、硬度梯度分布、表层残余压应力评价了合理的等离子氮化和复合处理工艺参数。采用OM、SEM、TEM、XRD对氮化层的显微组织、形貌、含氮量、相成分等进行了分析。用XRD应力测定仪,表面粗糙度仪,显微硬度仪表征了渗氮层表面完整性,并采用SEM对不同状态的接触疲劳断口进行了破坏分析,从而建立了氮化层组织结构、表面完整性和接触疲劳性能三者之间的关系,为齿轮抗疲劳制造提供了实验和理论依据。主要结论有:（1）42CrMo钢的真空脉冲等离子氮化最佳工艺参数为在气压200Pa,温度530℃左右,氮化时间8h。此时的氮化层中白亮层厚度为20μm,渗层总厚度387μm,具有平缓过渡的硬度梯度分布和最大的表面残余压应力-802 MPa。等离子氮化层表层是由ε相和γ’相组成的FexN氮化物,主要呈大块颗粒不均匀的分布在组织中;次表层是氮在α-Fe中的固溶体,大部分氮原子固溶在α-Fe的体心立方晶格中,部分位置析出有小颗粒状氮化物,容易偏聚在界面处。（2）42CrMo钢在氮化温度从450℃上升到560℃的过程中,表面硬度增加,最高为882HV0.1,渗层从150μm增厚到462μm。表面残余应力呈现先增大后减小的变化规律,与表层中ε相体积分数有关。在最佳处理温度530℃渗氮时表层具有最高的含氮量和ε相体积分数,进一步验证了该合理的氮化工艺参数。（3）采用高压水射流喷丸和超声滚压表面强化手段,获得了42CrMo钢合理的表面预处理工艺:在靶距为10 mm,喷嘴移动速度500 mm/min时,采用100MPa的水压对试样表面进行喷丸两次的WSP预处理。表面高压水喷丸后再氮化的复合处理试样与直接进行氮化试样比较,白亮层厚度和氮化层厚度都明显增加,表层化合物层相结构中γ’相体积分数增加,氮化物由条状易于聚集在晶界处转换为无规则的均匀分布。由于WSP预处理使材料表面发生塑性变形时产生大量高密度位错,这些位错为氮原子扩散提供了合理的通道,使氮化的有效硬化层厚度和残余应力影响层深度都增加超过100μm。（4）在同等接触应力作用下,等离子氮化后相比于原始状态疲劳寿命增加5.36倍,疲劳失效从点蚀变为浅层剥落,复合处理后疲劳寿命又比氮化状态增加2.33倍。WSP预处理试样氮化后的条件接触疲劳极限（856MPa）比氮化试样（699MPa）更高,这得益于WSP预处理的催渗作用和复合处理后氮化物呈现颗粒状弥散均匀分布,同时改善了表面完整性获得了有效硬化层和残余应力影响层更深的氮化层组织,从而抑制了疲劳次表层裂纹的扩展和二次裂纹的萌生,由此显着改善了42CrMo钢的接触疲劳性能。
陈兴岩[4]（2016）在《不锈钢气体渗氮改性研究》文中研究说明由于不锈钢的表面硬度较低、耐磨性较差制约了不锈钢在工具、轴承等方面的应用,而不锈钢经渗氮处理后表层形成具有高硬度的渗氮层,可显着提高其表面的耐磨性,因此本文选用具有代表性的2Cr13马氏体不锈钢和0Cr18Ni9奥氏体不锈钢作为基体材料,开展不锈钢的气体渗氮研究。采用透射电镜、扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、材料力学试验机、电化学工作站及摩擦试验机系统地研究了渗氮时间及温度、冷却方式和后续回火处理工艺对不锈钢气体渗氮试样微观组织结构和性能的影响。主要得到以下结论:（1）随着渗氮温度的升高,2Cr13钢渗层的微观组织结构发生了变化。450℃渗氮试样无化合物层,且渗层不均匀;500℃渗氮试样形成了致密的化合物层,且致密化合物层的厚度不随时间的延长而改变,但扩散层随时间延长逐渐增厚;550℃渗氮试样的化合物层存在大量孔洞。500℃渗氮试样的扩散层组织主要由含有大量位错及位错胞的板条马氏体和大量的纳米氮化物析出相组成,其中晶内和亚晶界上的析出相主要为Cr N相,板条马氏体晶界析出相主要为ε-Fe2-3N或者（Cr,Fe）2N相。当渗氮温度升高至550℃时,马氏体发生了回复,Cr N析出相生长成纳米厚度的大片状,扩散层组织转变成由α-Fe和Cr N组成的片状珠光体形态。（2）2Cr13钢渗氮后试样的表面硬度、耐磨性、抗弯强度及抗拉屈服强度大幅提高,抗腐蚀性能略有降低,而渗氮层的韧性大幅降低。2Cr13钢气体渗氮试样硬度随渗氮温度的升高先升高后下降,在500℃达到峰值硬度。2Cr13钢渗氮后的冷却方式和温度低于420℃的回火处理基本不改变渗氮层的微观组织,其渗层硬度都保持在1000HV0.1以上。镍钴磷合金化学镀处理可大幅度提高渗氮试样在酸性环境下的抗腐蚀性能。（3）0Cr18Ni9钢经450–610℃气体渗氮4h后,其渗层的相结构随渗氮温度的变化而改变,当渗氮温度≤500℃时,渗氮层较薄（约10μm）且表面相结构主要是S相;当渗氮温度≥520℃时,表面相结构转变为Cr N、γ′-Fe4N等氮化物相,且随温度升高,Cr N、γ′-Fe4N等氮化物相含量增加。渗层厚度随渗氮温度的升高而增厚。渗层硬度随温度升高先增加后降低,500℃渗氮试样的表面硬度值能达到1000HV0.1以上。对0Cr18Ni9不锈钢而言,450℃渗氮试样的抗腐蚀性能最佳。
王津[5]（2016）在《低碳钢气体渗氮/氮碳共渗工艺及其渗层改性研究》文中提出氮碳共渗是在工件表面同时渗入氮、碳元素的工艺过程。渗氮及氮碳共渗的目的是为了提高钢铁件的表面硬度、耐磨性、抗疲劳性、耐腐蚀性及抗咬合性。低碳钢在渗氮或氮碳共渗中非常容易形成脆性化合物层,且化合物表层普遍存在孔洞和裂纹等疏松的组织缺陷,致使渗层的韧性和耐磨性较差。针对这一系列问题,本文首先探索制备出致密的、N浓度分布均匀的化合物层试样的渗氮工艺,然后对不同工艺渗氮试样进行后续热处理改性研究。重点研究了渗氮/氮碳共渗后直接随炉升温在保护气氛下进行奥氏体化处理,最后对淬火试样进行低温时效处理,即对低碳钢实施氮碳共渗+奥氏体化+低温时效的复合工艺制度（AAN-T复合工艺）。利用金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）、透射电镜（TEM）及性能测试仪器,探究了低碳钢气体渗氮/氮碳共渗层以及其经后续热处理改性后的微观组织结构和性能。主要得到以下结论：（1）在纯氨气体渗氮中,气体渗氮气氛中的氮化势对化合物层的影响规律随渗氮温度的改变有所不同。当渗氮温度不高于550℃时,高氮化势显着增加化合物层厚度；当渗氮温度不低于580℃时,尽管低氮化势延迟化合物层的形成,但化合物层一旦形成就快速增厚,且厚度达到甚至超过高氮化势下化合物层的厚度。高氮化势渗氮化合物层中N浓度随渗层深度降低,其最外层N浓度高达10wt%；低氮化势渗氮化合物层中N浓度分布均匀,大约为5wt%～6wt%。高氮化势渗氮化合物层的耐蚀性较好,韧性和致密性较差。低氮化势渗氮化合物层缺陷较少,韧性较高。（2）580℃氮碳共渗处理试样的化合物层（约28μm）存在孔洞和裂纹等疏松的组织缺陷,但化合物层的致密性与氮化势值KN存在“最优关系”。KN值保持在0.42atm-1/2～0.68atm-1/2区间时,试样化合物层的致密性最好。（3）提出了利用气体法实施氮碳共渗处理后直接随炉升温并在保护气氛下进行奥氏体化处理的工艺制度,再对高温淬火试样进行低温时效处理可消除由ε-Fe2-3N、γ’-Fe4N相组成的脆性化合物层,获得力学性能更优异的贝氏体表面强化层,强化层由（α-Fe+γ’-Fe4N+α"-Fe16N2）的复相组织所组成。（4）AAN-T复合工艺中的高温奥氏体化阶段易发生表层脱氮的现象,使渗层表层产生孔洞和裂纹故而降低表面层的致密性。氮碳共渗阶段获得的化合物层（尤其是靠近表端）的N浓度越高,高温奥氏体化阶段脱氮越剧烈,表层致密性越差。在AAN-T复合处理工艺中的氮碳共渗处理阶段,采用氮化势值KN和时间t分别为0.68atm-1/2和1h的短时低氮化势工艺处理,可获得厚度在401μm以上的致密贝氏体层。该致密贝氏体层的表面硬度值达到1023HV0.05,表面韧性和耐磨性也获得进一步的提高。（5）与氮碳共渗后直接进行时效处理相比,奥氏体化+时效处理的复合工艺不仅能提高渗层的硬度和表面韧性,而且更有利于调控氮碳共渗试样的拉伸性能和抗疲劳性能。（6）低碳钢经氮碳共渗处理后再经奥氏体化和不同温度时效处理,时效温度在120℃～160℃时,奥氏体及其分解产物的韧性最优,明显优于时效温度不低于180℃所获得的贝氏体层韧性。时效处理温度低于180℃时,贝氏体表面层的主要强化相不是纳米γ’-Fe4N相,可能为α"-Fe16N2相。
伍翠兰,田磊,洪悦,王津,陈兴岩[6]（2015）在《冷却方式及时效处理对580℃气体渗氮层的影响》文中指出工业纯铁（厚度为1mm）经580℃气体渗氮4h后进行不同方式（油淬,炉冷）的冷却,然后对油淬的试样进行自然时效和100220℃的人工时效.采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、维氏显微硬度计和拉伸疲劳实验机等研究了不同热处理条件下渗氮层的微观组织结构和力学性能.结果表明:渗氮试样完全由化合物层和扩散层组成,冷却方式不改变化合物层的厚度和最外层的相结构,却显着影响扩散层的微观组织和力学性能.油淬试样的扩散层在自然时效过程中形成大量的氮原子团簇从而产生了自然时效强化;人工时效可以控制油淬试样扩散层中析出相的种类和数量,低温时效的析出相主要为α′′-Fe16N2相,较高温度时效的析出相主要为γ′-Fe4N相;自然时效样品具有很高的硬度和强度,人工时效样品的硬度和强度随时效温度的升高而降低,较高温度时效有助于提高延伸率;化合物层对渗氮层的强度没有很大影响,但却显着降低了渗氮层的拉伸疲劳强度.
王祎雪[7]（2015）在《中碳低合金钢渗氮与激光淬火复合改性层组织与性能》文中认为中碳低合金钢深层表面改性是表面工程领域亟待解决的问题之一。提高化学热处理温度或是延长处理时间可以获得较厚的渗层但易导致组织粗化,力学性能下降。本文将低温等离子体渗氮及稀土氮碳共渗技术应用于38Cr Mo Al钢及30Cr Mn Si A钢的表面改性,研究中碳低合金钢渗层组织结构与力学性能,揭示低温渗氮层强韧化机制及稀土作用机制;并结合激光淬火形成了一种在中碳低合金钢表面获得硬度与厚度倍增的复合改性层的方法,揭示复合改性深层硬化机制。低温离子渗氮温度控制在460500°C。渗氮温度高于500°C时,渗层组织中有大量的氮化物沿晶界析出,形成脉状组织;低于460°C时,组织较好,但渗层较薄。460°C渗氮表面无明显化合物层,在距表面30mm内形成耐蚀白层,衍射峰偏移与宽化明显。XRD及TEM（HRTEM）观察结果表明在距离渗氮表面30mm的区域内,晶粒尺寸为十至几十纳米,SAED结果标定纳米晶粒为N膨胀马氏体a￠N。超低氮氢比渗氮研究发现在温度高达590°C,氮氢比低至0.05:0.4时,可在38Cr Mo Al钢表面形成单相a￠N层。通过TEM观察,a￠N相的亚结构为高密度位错。与g￠-Fe4N与e-Fe2-3N相相比,高温获得的a￠N相的硬度显着提高,杨氏模量略有提升。a￠N相的H/E比值相比于g￠-Fe4N与e-Fe2-3N相分别提高了25.5%及28%;而H3/E2比值则分别提高了141.67%及132%。相比于高温a￠N的数据,低温a￠N的H/E比值提高了4.7%,H3/E2比值提高了25.9%。组织超细化使低温a￠N层具有更高的强韧性。本文对渗氮表面化合物层中g￠-Fe4N相的择优取向的产生机制及其对磨损性能的影响进行了研究。在低温低氮渗氮表面可以获得（200）g￠择优取向,并且随渗氮时间延长择优取向增强。经过72h长时间循环渗氮可在表面形成（220）g￠择优取向。通过实验及第一性原理计算的方法获得如下四组取向关系:{（0001）e//（101）a￠,[110]e//[111]a￠};{（111）g￠//（0001）e,[011]g￠//[1 2 10]e};{（200）g￠//（110）a￠,[011]g￠//[111]a￠}以及{（1 1 03）e//（220）g￠,[0100]e//[1 1 0]g￠}。g￠-Fe4N相的择优取向与其析出路径有关:a￠N®g￠以及a￠N®e®g￠。（200）g￠择优取向的试样摩擦系数与磨损率低于（220）g￠择优试样;（111）g￠择优试样由于滑移系 平行于滑动平面,摩擦系数低但磨损率较高。因此,（200）g￠择优取向有助于提高试样的耐磨性能。低温稀土氮碳共渗研究表明稀土元素可以有效提高氮碳共渗效率。添加稀土元素后,共渗层厚度提升了19.7144.23%。La原子非常活泼,溅射沉积于试样表面与乙醇及背底真空中的O在试样表面反应生成La Fe O3。La Fe O3具有非常高的催化氧化活性,生成的高氧化性物质在氮碳共渗过程中促进表面致密氮化物层的分解,为N原子的扩散提供了通道。La原子可以渗入到试样表层中5mm深度内。这一厚度对应于表面上g￠-（Fe,La）4N形成的位置。由于La原子较大,进入到g￠-Fe4N晶格中造成晶格膨胀,提高了N的固溶度,从而抑制了致密陶瓷相e-Fe2-3N（C）的形成。因此,N的主要扩散通道,如表面晶界、缺陷等未被阻塞,N的扩散速度较快。从TEM结果可知,La可扩散至距表面25mm的深度,并且稀土有细化组织的作用。通过对38Cr Mo Al及30Cr Mn Si两种中碳低合金钢离子渗氮或氮碳共渗与激光淬火复合处理的研究发现,发现复合工艺改性层的硬度及厚度相比于单一的PN/PNC处理或是激光淬火处理显着提高。渗氮/氮碳共渗试样表面相组成为g￠-Fe4N和e-Fe2-3N（C）,经激光淬火处理后表面相组成为淬火马氏体（a￠-Fe）,Fe的氧化物（Fe3O4,Fe2O3,Fe O）以及少量的g￠-Fe4N和e-Fe2-3N（C）和低氮化合物Fe N0.076（残余奥氏体）。Fe3O4的润滑作用有效降低了摩擦系数与磨损率,一定量的残余奥氏体提高了试样表面的冲击韧性,从而使复合处理表面耐磨性显着提高。渗氮/氮碳共渗与激光淬火复合改性层厚度倍增机制:渗层中的N元素沿渗氮方向呈现梯度分布,极少量的N元素即能导致Fe-C-N三元共析点从高于727°C降低至565°C。因此,在相同的温度梯度下,表层中能够发生马氏体相变强化的区域增加。
田磊[8]（2015）在《纯铁气体渗氮层的微观组织及力学性能调控》文中提出渗氮处理可显着提高钢铁材料的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度等,因此在工业上有着广泛的应用。渗氮层通常由化合物层和扩散层组成,由ε-Fe23N和γ′-Fe4N组成的化合物层具有很高的硬度,能显着提高渗氮件的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。相对化合物层而言,扩散层的硬度较低,但其韧性较好且厚度远大于化合物层,因此,扩散层的微观组织及性能对整个渗氮层的性能有很大的影响。扩散层的微观组织受渗氮工艺、冷却速度及后续热处理等因素的影响。目前,关于扩散层微观组织的调控研究还没有深入开展。本文以厚度为1mm的工业纯铁为原材料,纯铁试样经过不同工艺的气体渗氮后转变成完成渗透的渗氮层样品。以渗氮层样品为研究对象,采用多种表征手段系统地研究了渗氮时间、渗氮温度、不同冷却速度及后续人工时效对渗氮层组织和力学性能的影响,同时探讨了化合物层对整个渗氮层拉伸疲劳性能的影响。主要得到以下结论:（1）580℃渗氮后的渗氮层只有化合物层和扩散层,而630℃渗氮后在化合物层和扩散层之间存在过渡层,该过渡层在渗氮温度下处于奥氏体状态。（2）化合物层由ε-Fe23N和γ′-Fe4N组成,高温气体渗氮会降低氮势,有利于化合物层中γ′-Fe4N的形成,但最终趋势是形成ε-Fe23N。渗氮的温度越高、时间越长,化合物层就越厚。渗氮层的表面硬度随着渗氮时间的延长先升高后降低,渗氮层的拉伸强度随着渗氮时间的延长而逐渐增加,但其塑性越来越差。（3）渗氮后不同的冷却速度对扩散层的组织有很大的影响,空冷和炉冷的冷却速度较慢,从而使样品扩散层中析出α′′-Fe16N2和γ′-Fe4N;冷却速度较快的油淬和水淬抑制了扩散层中析出相的析出,因此油淬和水淬样品的扩散层中未见α′′-Fe16N2和γ′-Fe4N。但是水淬和油淬试样有明显的自然时效强化现象,且在自然时效过程中,冷却速度越快,自然时效后扩散层的硬度就越高;从拉伸性能来看,冷却速度的增加有利于提高渗氮层的强度,但降低了其延伸率,综合考虑,油淬样品具有高强度和良好的延伸率。（4）人工时效可以控制油淬试样扩散层中析出相的种类和数量,低温时效的析出相主要为α′′-Fe16N2,较高温度时效的析出相主要为γ′-Fe4N。细小弥散α′′-Fe16N2的析出有利于渗氮层的强化,而γ′-Fe4N的析出更有利于提高渗氮层的延伸率。（5）化合物层的拉伸性能对整个渗氮层的拉伸性能影响不大,但是却显着降低渗氮层的疲劳性能,所以扩散层是整个渗氮层疲劳性能提高的主要因素。
陈宏涛[9]（2014）在《奥氏体不锈钢低温稀土氮碳共渗层相结构及其性质研究》文中进行了进一步梳理奥氏体不锈钢表面改性是表面工程领域中的研究热点之一。奥氏体不锈钢低温化学热处理可获得无铬化物析出的单相改性层，使材料表面兼具优异的耐磨性和耐蚀性。提高处理温度或延长处理时间时，改性层中会析出Cr的化合物，导致了材料表面耐蚀性的下降。当前工艺技术很难制备较厚的单相改性层。单相层的相结构为间隙超饱和的膨胀奥氏体，也称为S相。S相的优异性能得到了广泛的研究，但其晶体学和形成机制仍未获得解决。本论文将低温稀土氮碳共渗技术应用于奥氏体不锈钢AISI304和AISI316的表面改性，以期利用稀土元素的催渗和微合金化作用提高改性层的厚度和改善韧性。利用第一性原理计算的方法对γ-Fe中合金原子的交互作用进行了研究，进而从原子和电子尺度对S相的晶体结构和形成机制进行表征；同时对共渗层中析出相的晶体结构，稳定性，弹性和电子性质等进行了研究，以揭示析出相对改性层性能的影响。AISI304和AISI316钢在430C和460C稀土氮碳共渗时，较佳的稀土添加量分别为0.05L/min和0.1L/min，稀土添加提高了氮碳共渗的速度。430C稀土氮碳共渗动力学中，共渗层厚度随时间延长而增厚；相同共渗工艺条件下，AISI304钢比AISI316钢的共渗层厚，且渗层中析出相更多；短时间共渗（≤8h），共渗层为单一SN相（含N的S相）；延长处理时间，共渗层中CrN析出，发生了SN相向ε-Fe2-3N和γ′-Fe4N的转变。低温稀土氮碳共渗后，渗层显微硬度较基体提高4倍以上，最高可达1790HV；磨损机制由未处理态的严重粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损转变为轻微的粘着磨损和氧化疲劳磨损，磨损失重显着降低，耐磨性能提高。AISI316钢430C稀土氮碳共渗8h后，自腐蚀电位由未处理态的-143mv提高至-28mv，且钝化区扩大，耐蚀性提高。在微氮稀土渗碳中：增加乙醇流量可以获得更厚的渗层和减少渗层内的CrN析出；提高共渗温度或延长处理时间均诱发了共渗层内的马氏体相变和CrN析出；稀土的添加可以起到催渗的效果，但也加速了渗层内的马氏体相变和CrN析出。AISI316钢的460oC共渗层的相结构为S相，少量α′-Fe和CrN，显微组织为纳米级的条状晶粒。AISI304钢的共渗层分为两层：外层的马氏体相变层和里层的SC相（含C的S相）层。马氏体相变机制为应力诱发马氏体转变，S相分解为MX相和α′，S→α′+MX。应力来源为SC相内间隙原子的超饱和固溶和SC相与类MX相的晶格错配。在γ-Fe中，金属原子对Cr-Cr、Mo-Mo、Ti-Ti和Cr-Mo的第二近邻构型为最稳定分布，Cr-Ni的第一近邻构型为最稳定分布，Ni-Ni和Mn-Mn倾向于随机分布。间隙原子N-N、C-C和N-C的交互作用是浓度相关的：间隙原子浓度为20.wt%时，第二近邻构型为最稳定的分布方式；间隙原子浓度为11.1wt%时，原子间距离增加时交互作用由排斥变为吸引；在间隙原子浓度为5.9wt%，N-N的第一和第二近邻构型分别为强的和弱的排斥作用，而C-C第一和第二近邻构型分别为弱的和强的排斥作用，N-C之间均为强的排斥作用。在γ-Fe中，Cr、Mo和Ni与第一近邻的N或C之间均为排斥作用；Mn对第一近邻的N/C具有吸引作用；Ti对第一近邻的N为吸引作用，与第一近邻C为排除作用。SN相不具有理想的晶体结构，晶格中金属原子保持了准面心立方结构，N占据了Cr，Mo等原子的最近邻八面体间隙并形成短程有序。SN相是由于在低温条件下，合金元素的扩散被抑制，N扩散进入奥氏体的晶格中占据稳定或亚稳占位而形成的间隙超饱和的固溶体。N在不同间隙的占据稳定性的差异导致了N的化学势的不同，进而为N的扩散提供了驱动力。在SN相的生长过程中：N的稳定占位形成了SN相；亚稳占位和不稳定占位是N的扩散通道；SN层的生长需要界面位置N的堆积，且受N的反应扩散控制。SC相也不具有理想的晶体结构，金属原子为准面心立方结构，C占据部分完全由Fe构成八面体间隙，而不易于占据合金原子的最近邻间隙，而形成短程有序。在SC相和奥氏体不锈钢的晶格中，C在不同间隙位置的占位稳定性的不同导致了C的化学势差异，提供了C的扩散驱动力。与奥氏体不锈钢相比，C在SC相中有更高的扩散速率，形成了高C浓度的SC相层。在奥氏体不锈钢中，C的更高的占位稳定性导致了SC相中C向奥氏体不锈钢中的扩散和SC相层的生长。SC相层的生长受C的纯扩散控制。氮化物稳定性排序为：η-Fe2N>ε-Fe2N>ζ-Fe2N>ε-Fe3N>γ′-Fe4N>ZB-FeN> α"-Fe16N2>RS-FeN。密排六方ε-Fe6CxNy相中，间隙原子之间为排斥作用。间隙原子的稳定排布方式，增强了p-d杂化强度，降低了费米面附件的态密度，提高了ε-Fe6CxNy相的剪切模量。CrN中部分Cr原子可以被Fe、Mo、Ni、Mn、Ti等取代，形成稳定的三元合金Cr0.75Me0.25N；在Cr2N的晶格中，N原子优先占据1a和2d阵点，其次是2c阵点，最后是1b位置；N原子的稳定占位方式使得Cr2N具有更高的弹性模量和剪切模量。
洪悦[10]（2014）在《08F钢氮、碳共渗扩散层微观组织及其性能研究》文中研究指明氮、碳共渗是一种重要的表面热化学处理方法。渗后组织一般受共渗工艺和回火处理的影响显着。目前，关于后续热处理对于氮、碳共渗渗层（尤其是扩散层）组织和性能的影响的研究尚未深入开展。本文主要对08F钢分别进行570℃离子氮碳共渗和700℃盐浴氮碳共渗，并进行一系列的后续热处理，研究不同温度下的后续热处理工艺对氮、碳共渗处理过的08F钢的扩散层的组织和性能的影响。A．570℃离子氮碳共渗5h的08F钢，炉冷后在200℃500℃分别进行不同时间的回火处理。（1）对扩散层而言，在200℃250℃回火时，γ′相的变化不明显，因此对显微硬度影响不大；500℃时效2h并水淬时，形成了大量细小的pre-α″/α″，使显微硬度增加。（2）pre-α″/α″在自然时效过程中引起的析出强化可以分为四个阶段。并且，淬火空位浓度和NC原子分布是控制pre-α″/α″的析出强化效果的两个因素。B．700℃盐浴碳氮共渗3h的08F钢，水淬后在低于550℃条件下进行不同的回火处理。（1）淬火组织由马氏体和残余奥氏体构成，主要存在三种形貌。复杂的马氏体组织的形貌类似于Fe-C合金中板条马氏体，但存在大量孪晶。常见的孪晶形态有两种。（2）块状残余奥氏体内部形成多种位向的马氏体板条，其形貌类似于Fe-C合金中的片状马氏体，但这类马氏体板条中不存在孪晶，其与残余奥氏体位向之间存在严格地K-S关系。（3）180℃200℃回火时，马氏体板条间的析出相细小且残余奥氏体分解，因而回火组织具有较好的稳定性；在300℃400℃回火时，回火马氏体组织中的析出相变大，显微硬度值也降低；回火温度超过450℃后，回火后显微硬度值趋于稳定。
二、纯铁离子渗氮扩散层中Fe_(16)N_2的透射电镜研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、纯铁离子渗氮扩散层中Fe_(16)N_2的透射电镜研究（论文提纲范文）
（1）CTHQ25钢等离子体渗氮工艺-组织-性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景和意义 |
| 1.2 等离子体渗氮技术的研究现状 |
| 1.2.1 等离子体渗氮过程微观组织演变 |
| 1.2.2 等离子体渗氮的工艺参数 |
| 1.3 渗层氮浓度分布模型研究进展 |
| 1.3.1 等离子体与钢表面传质模型研究进展 |
| 1.3.2 过饱和氮模型研究进展 |
| 1.3.3 化合物层增厚动力学研究进展 |
| 1.4 氮化物粗化模型研究进展 |
| 1.5 渗氮层硬度分布模型研究进展 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 实验材料及研究方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 基体材料 |
| 2.1.2 热处理工艺设计 |
| 2.1.3 组织表征和性能测试 |
| 2.1.4 回火处理 |
| 2.2 等离子体渗氮设备 |
| 2.3 等离子体渗氮工艺参数 |
| 2.4 分析测试方法 |
| 2.4.1 组织观察 |
| 2.4.2 相结构分析 |
| 2.4.3 硬度测试 |
| 2.5 计算方法 |
| 2.5.1 热力学平衡计算 |
| 2.5.2 动力学参数计算 |
| 2.5.3 有限差分方法 |
| 第3章 渗层氮浓度分布模拟 |
| 3.1 扩散层氮浓度分布模拟 |
| 3.1.1 等离子体与钢表面的传质模型 |
| 3.1.2 氮原子在α-Fe中的扩散模型 |
| 3.1.3 过饱和氮的数学模型 |
| 3.1.4 扩散层氮浓度分布模型求解 |
| 3.1.5 扩散层氮浓度分布模拟结果 |
| 3.2 化合物层氮浓度分布及增厚动力学模拟 |
| 3.2.1 Fe4N层表面化学反应模型 |
| 3.2.2 Fe4N层增厚动力学模拟结果 |
| 3.2.3 复合层表面和界面化学反应模型 |
| 3.2.4 复合层增厚动力学模拟结果 |
| 3.3 CTHQ25钢渗层氮浓度分布模拟 |
| 3.4 模型验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 扩散层硬度分布模拟 |
| 4.1 扩散层氮化物尺寸分布 |
| 4.1.1 合金氮化物粗化模型 |
| 4.1.2 合金氮化物尺寸分布 |
| 4.2 扩散层的沉淀硬化 |
| 4.2.1 沉淀硬化模型 |
| 4.2.2 沉淀硬化效果分布 |
| 4.3 扩散层的固溶强化 |
| 4.3.1 固溶强化模型 |
| 4.3.2 固溶强化效果分布 |
| 4.4 CTHQ25钢扩散层强度与硬度 |
| 4.5 模型验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）低碳钢气体氮碳复合共渗研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气体渗氮和氮碳共渗原理 |
| 1.2.1 Fe-N相图 |
| 1.2.2 Fe-N-C三元相图 |
| 1.2.3 气体渗氮原理 |
| 1.2.4 气体氮碳共渗原理 |
| 1.3 其它渗氮/氮碳共渗方法及进展 |
| 1.4 碳原子对渗氮过程的影响 |
| 1.5 含氮奥氏体和含氮马氏体 |
| 1.5.1 含氮奥氏体 |
| 1.5.2 含氮马氏体 |
| 1.6 本课题研究的意义、目的和主要内容 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究目的和主要内容 |
| 第2章 实验材料及方法 |
| 2.1 实验方法 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.1.3 样品的制备 |
| 2.1.4 分析样品的制备方法 |
| 2.2 分析方法 |
| 2.2.1 硬度测试 |
| 2.2.2 韧性测试 |
| 2.2.3 耐磨性测试 |
| 2.2.4 耐蚀性测试 |
| 2.2.5 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.6 扫描电镜表征(SEM) |
| 2.2.7 透射电镜表征(TEM) |
| 第3章 NH_3和CO流量对低碳钢氮碳共渗化合物层组织及其性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验设计 |
| 3.3 化合物层的显微形貌、生长规律及相组成 |
| 3.4 化合物层的性能表征 |
| 3.4.1 化合物层的硬度测试 |
| 3.4.2 化合物层的耐蚀性测试 |
| 3.4.3 化合物层的韧性测试 |
| 3.4.4 化合物层的耐磨性测试 |
| 3.5 分析与讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 循环渗氮渗碳复合工艺研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.3 渗层组织结构和性能表征 |
| 4.3.1 渗层XRD表征 |
| 4.3.2 渗层截面形貌和硬度表征 |
| 4.4 NCNC工艺不同碳含量下渗层截面形貌和硬度表征 |
| 4.5 不同工艺渗层组织结构比较 |
| 4.5.1 不同工艺下渗层表面及次表面XRD表征 |
| 4.5.2 不同工艺下渗层截面SEM表征 |
| 4.6 不同工艺下渗层性能测试 |
| 4.6.1 渗层截面硬度表征 |
| 4.6.2 试样耐蚀性测试 |
| 4.6.3 渗层表面韧性测试 |
| 4.6.4 耐磨性测试 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 后续处理对循环渗氮渗碳复合工艺得到的强化层的微观组织和性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验设计 |
| 5.3 不同冷却方式的试样组织结构和性能 |
| 5.3.1 不同冷却方式下渗层XRD表征 |
| 5.3.2 不同冷却方式下渗层截面SEM和硬度表征 |
| 5.4 不同回火温度的渗层组织结构和性能 |
| 5.4.1 不同回火温度渗层XRD表征 |
| 5.4.2 不同回火温度渗层截面SEM和硬度表征 |
| 5.5 渗层的TEM表征 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（3）等离子氮化及表面强化对42CrMo齿轮钢接触疲劳性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 等离子氮化技术 |
| 1.2.1 等离子氮化概况 |
| 1.2.2 等离子氮化原理及Fe-N相图 |
| 1.2.3 等离子氮化的应用 |
| 1.3 表面强化预处理技术 |
| 1.3.1 水射流喷丸（WSP）技术 |
| 1.3.2 超声滚压技术 |
| 1.3.3 表面预处理+等离子氮化研究现状 |
| 1.4 接触疲劳概述 |
| 1.4.1 接触疲劳机理 |
| 1.4.2 接触疲劳失效方式 |
| 1.4.3 影响接触疲劳的因素 |
| 1.5 本文研究内容、意义与研究路线 |
| 第二章 试验材料及方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 等离子氮化试验 |
| 2.3 表面预处理试验 |
| 2.3.1 水射流喷丸(WSP)预处理试验 |
| 2.3.2 表面超声滚压预处理试验 |
| 2.4 组织结构测试 |
| 2.4.1 截面金相分析 |
| 2.4.2 X-射线衍射分析 |
| 2.4.3 透射电镜分析 |
| 2.5 表面完整性表征方法 |
| 2.5.1 表面形貌与表面粗糙度测试 |
| 2.5.2 表层硬度梯度测试 |
| 2.5.3 表层残余应力场测试 |
| 2.6 拉伸试验与断口分析 |
| 2.7 接触疲劳试验与疲劳断口分析 |
| 第三章 42CrMo钢等离子氮化组织与性能 |
| 3.1 不同氮化温度、气压、时间对 42CrMo钢渗氮层质量的影响 |
| 3.1.1 前言 |
| 3.1.2 氮化层截面金相分析 |
| 3.1.3 氮化层硬度梯度 |
| 3.1.4 氮化层表面残余应力 |
| 3.1.5 讨论 |
| 3.2 不同氮化温度渗氮层物相与成分 |
| 3.3 氮化层形貌与结构 |
| 3.4 氮化前后 42CrMo钢拉伸试验与断口分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 表面强化对 42CrMo钢等离子氮化的影响 |
| 4.1 两种表面预强化对 42CrMo钢氮化层质量的影响 |
| 4.1.1 前言 |
| 4.1.2 两种预处理后氮化层截面金相分析 |
| 4.1.2.1 高压水喷丸表面预强化 |
| 4.1.2.2 超声滚压表面预强化 |
| 4.1.3 两种预处理后氮化层硬度梯度 |
| 4.1.3.1 高压水喷丸表面预强化 |
| 4.1.3.2 超声滚压表面预强化 |
| 4.1.4 两种预处理后氮化层表面残余应力 |
| 4.1.4.1 高压水喷丸表面预强化 |
| 4.1.4.2 超声滚压表面预强化 |
| 4.1.5 讨论 |
| 4.2 水喷丸预处理对 42CrMo钢氮化的影响 |
| 4.2.1 前言 |
| 4.2.2 水喷丸预处理对 42CrMo钢氮化层组织与结构的影响 |
| 4.2.2.1 氮化层组织与相组成 |
| 4.2.2.2 氮化层形貌、成分及结构 |
| 4.2.3 水喷丸预处理对 42CrMo钢氮化层表面完整性的影响 |
| 4.2.3.1 表面粗糙度 |
| 4.2.3.2 表面硬度梯度 |
| 4.2.3.3 表面残余应力场 |
| 4.2.4 水喷丸预处理对 42CrMo钢氮化过程的影响机制 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 不同处理状态下 42CrMo钢接触疲劳性能 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 不同处理状态对 42CrMo钢接触疲劳寿命的影响 |
| 5.3 水喷丸预处理对渗氮后 42CrMo钢接触疲劳性能的影响 |
| 5.3.1 接触疲劳S-N曲线 |
| 5.3.2 接触疲劳断口特征分析 |
| 5.4 氮化层组织结构及表面完整性对 42CrMo钢接触疲劳性能的影响机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（4）不锈钢气体渗氮改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 不锈钢表面处理工艺 |
| 1.2.1 气体渗氮 |
| 1.2.2 离子渗氮 |
| 1.2.3 其他表面强化方法 |
| 1.3 渗氮层组织 |
| 1.4 不锈钢渗氮的特点 |
| 1.4.1 渗氮层的性能特点 |
| 1.4.2 不锈钢渗氮的特点 |
| 1.5 研究材料的选取 |
| 1.6 本课题研究的意义和内容 |
| 1.6.1 研究前沿介绍 |
| 1.6.2 研究意义 |
| 1.6.3 研究内容 |
| 第2章 实验材料和检测方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备及渗氮试样的制备 |
| 2.2.1 实验设备 |
| 2.2.2 渗氮试样的制备 |
| 2.3 测试方法 |
| 2.3.1 拉伸试验测试 |
| 2.3.2 三点弯曲实验测试 |
| 2.3.3 摩擦实验测试 |
| 2.3.4 腐蚀实验测试 |
| 2.3.5 光学显微镜及扫描电子显微镜分析测试 |
| 2.3.6 XRD分析测试 |
| 2.3.7 硬度测试 |
| 2.3.8 透射电镜测试 |
| 第3章 气体渗氮工艺以及后续热处理工艺对 2Cr13钢渗氮层组织结构的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 气体渗氮工艺对渗层组织结构的影响 |
| 3.3.1 500℃渗氮过程中的渗层组织变化规律 |
| 3.3.2 不同温度渗氮表面层的XRD表征 |
| 3.3.3 不同温度渗氮层的SEM表征 |
| 3.3.4 渗氮扩散层中精细组织的TEM表征 |
| 3.4 气体渗氮+后续热处理工艺对渗层组织的影响 |
| 3.4.1 气体渗氮+后处理的渗层XRD表征 |
| 3.4.2 SEM分析 |
| 3.5 扩散激活能计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 2Cr13钢气体渗氮层的性能表征和分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.3 渗氮层力学性能表征 |
| 4.3.1 气体渗氮工艺对渗层显微硬度的影响 |
| 4.3.2 冷却方式和回火处理对渗层硬度的影响 |
| 4.3.3 渗氮层的三点弯曲实验 |
| 4.3.4 渗氮层的拉伸试验 |
| 4.4 渗氮层耐磨性能表征 |
| 4.5 渗氮层抗腐蚀性能表征和分析 |
| 4.5.1 渗氮温度和时间对渗层抗腐蚀性能的影响研究 |
| 4.5.2 后续化学镀镍处理对渗层抗腐蚀性能的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 气体渗氮工艺对 0Cr18Ni9钢组织结构和性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.3 0Cr18Ni9钢渗氮层的微观组织及结构 |
| 5.3.1 0Cr18Ni9钢渗氮层的XRD表征 |
| 5.3.2 0Cr18Ni9钢渗层的微观组织形貌表征 |
| 5.4 渗氮层的性能表征 |
| 5.4.1 渗氮层的硬度测试 |
| 5.4.2 渗氮层的抗腐蚀性能测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（5）低碳钢气体渗氮/氮碳共渗工艺及其渗层改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气体渗氮和氮碳共渗 |
| 1.2.1 Fe-N和Fe-N-C状态图 |
| 1.2.2 气体渗氮原理及渗层组织 |
| 1.2.3 气体氮碳共渗原理 |
| 1.2.4 气体渗氮和氮碳共渗工艺研究概况 |
| 1.3 气体渗氮中的氮势和氮化势 |
| 1.3.1 氮势和氮化势的研究概况 |
| 1.3.2 调控氮势/氮化势渗氮的研究近况 |
| 1.4 含氮奥氏体的中温转变 |
| 1.4.1 Fe-N/Fe-N-C奥氏体的研究概况 |
| 1.4.2 Fe-N(C)奥氏体的中温转变机理 |
| 1.4.3 奥氏体渗氮制备无化合物层试样的工艺近况 |
| 1.5 本课题研究的意义和内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第2章 实验 |
| 2.1 实验方法 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验制备及分析仪器 |
| 2.1.3 实验样品的制备工艺 |
| 2.1.4 分析样品的制备方法 |
| 2.2 分析方法 |
| 2.2.1 硬度测试 |
| 2.2.2 韧性测试 |
| 2.2.3 耐磨性测试 |
| 2.2.4 耐蚀性测试 |
| 2.2.5 拉伸和疲劳试验 |
| 2.2.6 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.7 电子探针表征(EPMA) |
| 2.2.8 扫描电镜表征(SEM) |
| 2.2.9 透射电镜表征(TEM) |
| 第3章 氮化势对渗氮化合物层组织结构和性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验设计 |
| 3.3 渗氮化合物层的生长规律和组织形貌 |
| 3.3.1 化合物层的生长规律 |
| 3.3.2 化合物层的SEM表征 |
| 3.4 渗氮层的电子探针分析 |
| 3.5 化合物层的性能表征 |
| 3.5.1 化合物层的显微硬度表征 |
| 3.5.2 化合物层的韧性表征 |
| 3.5.3 化合物层的耐蚀性表征 |
| 3.6 化合物层中N的化学势差及形成机理 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 同时提高氮碳共渗层致密性和性能的复合工艺及其组织结构的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.3 表面强化层的组织形貌与微观结构 |
| 4.3.1 表面强化层的种类及致密性 |
| 4.3.2 表面强化层的XRD表征 |
| 4.3.3 化合物表面层的SEM表征 |
| 4.3.4 贝氏体表面层的SEM表征 |
| 4.4 表面强化层的性能测试 |
| 4.4.1 表面强化层的显微硬度表征 |
| 4.4.2 表面强化层的韧性表征 |
| 4.4.3 表面强化层的耐磨性表征 |
| 4.5 化合物层的N浓度及N的扩散 |
| 4.5.1 化合物层和贝氏体层的形貌分析 |
| 4.5.2 化合物层的电子探针分析 |
| 4.5.3 N的化学势差及高温扩散分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 奥氏体化+时效处理对氮碳共渗层组织结构和力学性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验设计 |
| 5.3 氮碳共渗层的组织形貌和微观结构 |
| 5.3.1 氮碳共渗后经奥氏体化和时效过程中渗层的XRD表征 |
| 5.3.2 奥氏体化过程中渗层的SEM表征 |
| 5.3.3 奥氏体化过程+时效过程中渗层的SEM表征 |
| 5.3.4 氮碳共渗层的TEM表征 |
| 5.4 氮碳共渗试样力学性能的测试 |
| 5.4.1 不同后续热处理工艺下渗层的硬度测试 |
| 5.4.2 试样的拉伸测试 |
| 5.4.3 试样的拉伸断口分析 |
| 5.4.4 试样的抗疲劳性能测试 |
| 5.4.5 奥氏体化+时效处理中渗层的韧性测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（6）冷却方式及时效处理对580℃气体渗氮层的影响（论文提纲范文）
| 1 实验材料及方法 |
| 2 实验结果与讨论 |
| 2.1 微观组织及结构 |
| 2.1.1 XRD分析 |
| 2.1.2 冷却方式对扩散层微观组织的影响 |
| 2.1.3 人工时效后扩散层的微观组织 |
| 2.2 力学性能表征 |
| 2.2.1 硬度测试 |
| 2.2.2 拉伸实验 |
| 2.2.3 疲劳实验 |
| 3 结论 |
（7）中碳低合金钢渗氮与激光淬火复合改性层组织与性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 渗氮与氮碳共渗进展 |
| 1.2.1 低温渗氮 |
| 1.2.2 快速渗氮 |
| 1.2.3 稀土渗氮与稀土氮碳共渗 |
| 1.2.4 渗氮生成相性质 |
| 1.3 激光表面改性进展 |
| 1.3.1 激光淬火 |
| 1.3.2 化学热处理与激光淬火复合改性 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 实验材料与方法 |
| 2.1 实验材料及设备 |
| 2.2 实验工艺方案 |
| 2.2.1 离子渗氮 |
| 2.2.2 低温稀土氮碳共渗 |
| 2.2.3 渗氮与激光淬火复合改性 |
| 2.3 分析测试方法 |
| 2.3.1 组织观察 |
| 2.3.2 相结构与成分分析 |
| 2.3.3 生成相键合与微结构分析 |
| 2.3.4 显微硬度与耐磨性能测试 |
| 2.3.5 改性层耐蚀性表征 |
| 第3章 中碳低合金钢硬化层组织与工艺设计 |
| 3.1 影响齿轮力学性能的因素 |
| 3.2 硬化层厚度和组织 |
| 3.2.1 硬化层厚度计算 |
| 3.2.2 硬化层组织设计 |
| 3.3 中碳低合金钢齿轮表层硬化工艺选择 |
| 3.3.1 表层硬化工艺方案设计 |
| 3.3.2 等离子体渗氮/氮碳共渗 |
| 3.3.3 等离子体稀土渗氮/氮碳共渗 |
| 3.3.4 等离子体渗氮与激光淬火复合改性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 等离子体渗氮与激光淬火复合改性层组织结构 |
| 4.1 温度对渗氮层组织结构影响 |
| 4.2 不同氮氢比条件下渗氮层的组织结构 |
| 4.2.1 氮氢比对渗层组织结构影响 |
| 4.2.2 低氮氢比条件下渗层的组织结构 |
| 4.3 渗氮过程组织结构演变规律 |
| 4.3.1 较高氮氢比条件下渗氮过程组织结构 |
| 4.3.2 低氮氢比条件下渗氮过程组织结构 |
| 4.4 膨胀马氏体表征与渗氮层组织超细化 |
| 4.4.1 渗氮膨胀马氏体表征 |
| 4.4.2 渗氮层组织超细化 |
| 4.5 稀土氮碳共渗过程组织结构演变规律 |
| 4.6 渗氮与激光淬火复合改性层组织结构 |
| 4.6.1 激光淬火工艺参数确定 |
| 4.6.2 复合改性层组织结构 |
| 4.7 不同处理工艺心部组织及硬度 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 等离子体渗氮与激光淬火复合改性层性能与深层硬化机制 |
| 5.1 高温低氮氢比渗氮层性能 |
| 5.1.1 高温低氮氢比渗氮层耐磨性能 |
| 5.1.2 高温低氮氢比渗氮层耐蚀性能 |
| 5.2 低温渗氮层性能与强韧化机制 |
| 5.2.1 低温渗氮层力学性能 |
| 5.2.2 低温渗氮层耐蚀性能 |
| 5.2.3 低温渗氮层强韧化机制 |
| 5.3 Fe_4N相的择优取向对渗氮层力学性能影响 |
| 5.4 渗氮与激光淬火复合改性层力学性能及深层硬化机制 |
| 5.5 不同改性工艺下表层硬化效果与微观机制比较 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）纯铁气体渗氮层的微观组织及力学性能调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 气体渗氮原理 |
| 1.2.1 Fe-N相图 |
| 1.2.2 气体渗氮过程 |
| 1.2.3 渗氮层的相组成 |
| 1.3 渗氮层中的相变 |
| 1.3.1 化合物层的相变 |
| 1.3.2 含氮过饱和铁素体的时效 |
| 1.4 渗氮层的性能 |
| 1.5 渗氮工艺 |
| 1.5.1 离子渗氮 |
| 1.5.2 盐浴渗氮 |
| 1.5.3 其它渗氮方法 |
| 1.6 本课题研究的意义和内容 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第2章 实验 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验仪器及实验样品的制备 |
| 2.2.1 实验仪器型号 |
| 2.2.2 渗氮样品的制备 |
| 2.2.3 分析测试样品的制备 |
| 2.3 分析方法 |
| 2.3.1 硬度测试 |
| 2.3.2 拉伸和疲劳试验 |
| 2.3.3 XRD分析 |
| 2.3.4 扫描电镜表征 |
| 2.3.5 透射电镜表征 |
| 第3章 纯铁的渗氮工艺 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 580℃气体渗氮的微观组织及力学性能 |
| 3.3.1 渗氮层的SEM表征 |
| 3.3.2 渗氮层的XRD分析 |
| 3.3.3 渗氮层的硬度测试 |
| 3.3.4 渗氮层的拉伸性能测试 |
| 3.3.5 拉伸断口的SEM分析 |
| 3.4 630℃气体渗氮的微观组织及力学性能 |
| 3.4.1 渗氮层的微观组织 |
| 3.4.2 化合物层的物相组成 |
| 3.4.3 渗氮层的硬度测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 不同冷却速度对渗氮层的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.3 渗氮层的微观组织及结构 |
| 4.3.1 渗氮层的SEM表征 |
| 4.3.2 渗氮层的XRD表征 |
| 4.3.3 渗氮层中扩散层的TEM表征 |
| 4.4 渗氮层的力学性能 |
| 4.4.1 渗氮层中扩散层的自然时效硬度测试 |
| 4.4.2 渗氮层的拉伸测试 |
| 4.4.3 化合物层对渗氮层力学性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 γ′-Fe_4N、α′′-Fe_(16)N_2对渗氮层力学性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.3 人工时效对扩散层硬度的影响 |
| 5.4 人工时效对扩散层微观组织的影响 |
| 5.4.1 扩散层的SEM表征 |
| 5.4.2 扩散层的TEM表征 |
| 5.5 析出相对渗氮层拉伸性能的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（9）奥氏体不锈钢低温稀土氮碳共渗层相结构及其性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 奥氏体不锈钢低温化学热处理研究现状 |
| 1.2.1 低温化学热处理工艺及渗层组织性能 |
| 1.2.2 低温共渗层形成机制 |
| 1.3 稀土化学热处理发展趋势 |
| 1.4 第一性原理在金属材料研究中的应用 |
| 1.4.1 化合物相的性质表征 |
| 1.4.2 原子的固溶与扩散及其交互作用 |
| 1.4.3 晶体缺陷表征 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 试验材料和研究方法 |
| 2.1 试验材料与实验设备 |
| 2.2 试验工艺方案 |
| 2.2.1 低温稀土氮碳共渗 |
| 2.2.2 低温微氮稀土渗碳 |
| 2.3 分析测试方法 |
| 2.3.1 组织结构分析和形貌观察 |
| 2.3.2 显微硬度测试 |
| 2.3.3 磨擦磨损测试 |
| 2.3.4 耐蚀性能测试 |
| 2.4 第一原理计算方法 |
| 2.4.1 软件和收敛 |
| 2.4.2 相关计算公式 |
| 第3章 奥氏体不锈钢低温稀土氮碳共渗研究 |
| 3.1 NH_3流量对渗层组织和性能影响 |
| 3.1.1 NH_3流量对渗层组织结构影响 |
| 3.1.2 NH_3流量对渗层硬度和耐蚀性影响 |
| 3.2 稀土添加对共渗层组织结构和性能影响 |
| 3.2.1 稀土添加对共渗层组织影响 |
| 3.2.2 稀土添加对共渗层硬度和耐蚀性影响 |
| 3.3 稀土共渗动力学及渗层性能 |
| 3.3.1 共渗层增厚及组织结构演变规律 |
| 3.3.2 共渗层中显微硬度分布 |
| 3.3.3 共渗层的耐磨性能 |
| 3.3.4 共渗层的耐蚀性能 |
| 3.4 低温微氮稀土渗碳层组织与性能 |
| 3.4.1 流量和温度对有无稀土添加共渗层组织结构的影响 |
| 3.4.2 渗层中马氏体相变与机制 |
| 3.4.3 渗层的强韧性表征 |
| 3.4.4 渗层的耐蚀性能 |
| 3.5 低温共渗层中的S_N和S_C相及析出相形成讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 低温共渗层中S_N和S_C的晶体结构和形成机制 |
| 4.1 γ-（Fe-N）和γ-（Fe-C）的磁性与N/C原子的扩散 |
| 4.2 γ-Fe中合金原子的交互作用 |
| 4.2.1 置换合金原子的交互作用 |
| 4.2.2 N-N/C-C/N-C在γ-Fe中的交互作用 |
| 4.2.3 合金元素与间隙原子的交互作用 |
| 4.3 S_N相的晶体结构及形成机制 |
| 4.3.1 S_N相晶体结构的物理描述 |
| 4.3.2 S_N相中合金元素的择优取代 |
| 4.3.3 S_N相中N原子的偏聚 |
| 4.3.4 N和C在S_N相中的扩散 |
| 4.3.5 S_N相的晶体结构 |
| 4.3.6 S_N相的形成和生长机制 |
| 4.4 S_C相的晶体结构及形成机制 |
| 4.4.1 S_C相晶体结构的物理描述 |
| 4.4.2 S_C相中合金元素的占位和C的偏聚 |
| 4.4.3 S_C相的晶体结构及其形成和生长机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 低温共渗层中析出相的性质 |
| 5.1 铁氮化合物的稳定性和弹性性质 |
| 5.2 ε-Fe_6C_xN_y相的晶体结构和弹性性质 |
| 5.3 合金掺杂CrN的稳定性和弹性性质 |
| 5.4 Cr_2N的晶体结构和弹性性质 |
| 5.5 共渗层中的优先析出相及其对性能的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）08F钢氮、碳共渗扩散层微观组织及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 插图索引 |
| 附表索引 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 钢的化学热处理 |
| 1.3 钢的氮碳共渗 |
| 1.3.1 氮碳共渗过程 |
| 1.3.2 氮碳共渗中的析出相 |
| 1.3.3 氮碳共渗产物 |
| 1.3.4 钢的离子氮碳共渗 |
| 1.4 钢的碳氮共渗 |
| 1.5 回火与相变 |
| 1.5.1 氮碳共渗后的回火与相变 |
| 1.5.2 碳氮共渗后的回火与相变 |
| 1.6 研究的主要目的和内容 |
| 第2章 实验 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 材料预处理 |
| 2.2.1 离子氮碳共渗 |
| 2.2.2 盐浴碳氮共渗 |
| 2.3 回火处理 |
| 2.3.1 离子氮碳共渗样品的回火工艺 |
| 2.3.2 盐浴碳氮共渗样品的回火工艺 |
| 2.4 材料检测 |
| 2.4.1 检测设备 |
| 2.4.2 显微硬度检测 |
| 2.4.3 XRD 检测 |
| 2.4.4 SEM 显微组织观察与能谱分析 |
| 2.4.5 TEM 测试 |
| 第3章 离子氮碳共渗及其后续回火处理 |
| 3.1 预处理样品横截面的 SEM 观察 |
| 3.2 扩散层的回火 |
| 3.2.1 硬度变化 |
| 3.2.2 析出相的 SEM 显微形貌 |
| 3.2.3 析出相的 TEM 显微形貌 |
| 3.2.4 讨论 |
| 3.3 结论 |
| 第4章 氮碳共渗扩散层中 pre-α″/α″相的强化行为 |
| 4.1 多级时效实验 |
| 4.2 SEM 观察与显微硬度测试 |
| 4.3 自然时效的显微硬度测试和原位 TEM 观察 |
| 4.4 人工时效 |
| 4.5 结论 |
| 第5章 盐浴碳氮共渗及其后续回火处理 |
| 5.1 Fe-C-N 合金的淬火组织 |
| 5.1.1 XRD 物相鉴定 |
| 5.1.2 SEM 形貌观察 |
| 5.1.3 TEM 观察 |
| 5.1.4 讨论 |
| 5.2 碳氮共渗处理后的回火 |
| 5.2.1 回火性能 |
| 5.2.2 XRD 物相鉴定 |
| 5.2.3 SEM 形貌观察 |
| 5.2.4 讨论 |
| 5.3 结论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
| 致谢 |
四、纯铁离子渗氮扩散层中Fe_(16)N_2的透射电镜研究（论文参考文献）
- [1]CTHQ25钢等离子体渗氮工艺-组织-性能研究[D]. 轩欢欢. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [2]低碳钢气体氮碳复合共渗研究[D]. 徐强. 湖南大学, 2018(01)
- [3]等离子氮化及表面强化对42CrMo齿轮钢接触疲劳性能的影响[D]. 范航京. 贵州大学, 2017(03)
- [4]不锈钢气体渗氮改性研究[D]. 陈兴岩. 湖南大学, 2016(06)
- [5]低碳钢气体渗氮/氮碳共渗工艺及其渗层改性研究[D]. 王津. 湖南大学, 2016(03)
- [6]冷却方式及时效处理对580℃气体渗氮层的影响[J]. 伍翠兰,田磊,洪悦,王津,陈兴岩. 湖南大学学报(自然科学版), 2015(12)
- [7]中碳低合金钢渗氮与激光淬火复合改性层组织与性能[D]. 王祎雪. 哈尔滨工业大学, 2015(02)
- [8]纯铁气体渗氮层的微观组织及力学性能调控[D]. 田磊. 湖南大学, 2015(03)
- [9]奥氏体不锈钢低温稀土氮碳共渗层相结构及其性质研究[D]. 陈宏涛. 哈尔滨工业大学, 2014(12)
- [10]08F钢氮、碳共渗扩散层微观组织及其性能研究[D]. 洪悦. 湖南大学, 2014(03)