2Cr13不鏽鋼具有高強度、高耐蝕性和(hé)抗氧化(huà)性好等(děng)優(yōu)點(diǎn),被廣泛用作承受高負荷零件,如汽輪機葉片、熱油泵軸和軸套及葉輪水壓機閥片等。但(dàn)其使用過程中時常出現(xiàn)硬(yìng)度不夠、嚴重(chóng)磨損等問題,又製約了其(qí)進一步的應用。零件的實(shí)際(jì)使用壽命主要取決於其耐磨性,表麵強化是提高(gāo)性能最直接有效的方法,與其他強(qiáng)化技(jì)術相比,滲碳(tàn)處理可以顯著提高材料的表麵硬度與耐磨性,常用工藝(yì)包括離子(zǐ)滲碳法、氣體滲碳法和鹽浴法等。但是,離子滲碳存在滲(shèn)碳不均勻的問題,鹽浴法還不成熟,氣體滲碳方法比較複雜,且均存在對設備要求高、工藝複雜、成本較高等問題。傳統的固相滲碳(tàn)法工藝簡單,適合小型零部件滲碳,但滲碳速度慢,為此常采用加入(rù)碳酸鹽(yán)催滲劑的方法來(lái)提高滲碳速(sù)度(dù),但又容易在表麵產生阻擋(dǎng)層,對滲碳速度有不利影響,且滲層質量不易(yì)控製。為此,研究人員采用(yòng)一種新穎的固相滲碳方法進行滲碳:將2Cr13不鏽鋼和灰口鑄鐵包在一起,在一定溫(wēn)度下使灰口鑄鐵中的片狀石墨擴散至2Cr13不鏽鋼中,與分散均勻的Cr原子進行原位反應,在不鏽(xiù)鋼表麵生成複合滲碳層;C原子體積小,在基體中可以以間隙機製擴散,擴散速度快,Cr原(yuán)子在基體中(zhōng)不易擴散,且Cr原子與C原子親和力很強,灰口鑄鐵中的C原子在高溫下快速擴散(sàn)到基體中Cr原子(zǐ)的位置,與Cr原(yuán)子以及基體中的Fe原子反應生成碳(tàn)化物;利用XRD、SEM、微觀硬度計、ML-100幹(gàn)式銷盤兩體磨(mó)料磨損試驗機及電化學方法對(duì)滲碳層的物相組成、微觀組(zǔ)織(zhī)、顯微硬度和耐(nài)磨、耐蝕(shí)性能進行了研究。
將2Cr13不鏽(xiù)鋼和HT300表(biǎo)麵打磨平整,並用丙酮(tóng)與酒精清(qīng)洗(xǐ)。將兩者對(duì)齊緊密接觸在(zài)一起,HT300在上(shàng)方,用耐火紙包好壓實,放入石墨坩堝中固定,置(zhì)於1400X管式爐中,以5mL/min的流量通入氬氣保護,以7℃/min的加熱速率升溫至(zhì)1120℃,保溫10h,隨後降溫(wēn)至850℃,保溫1h,水冷。
物相分析在(zài)XRD-7000X射線衍射儀上進行。組織觀察在JSM-6700F型掃描電鏡上進行(háng)。顯微硬(yìng)度測(cè)試在TUKON2100型顯(xiǎn)微硬度計上進行。采用經典的三(sān)電極法以(yǐ)CS350電化學工作站進行電化(huà)學測試。試驗結果表明:
(1)以1120℃保溫10h,850℃保溫1h,可利用灰口鑄鐵中的(de)片狀石墨對2Cr13不鏽鋼進行固相滲碳,生成由(Fe,Cr)7C3顆粒增(zēng)強的複合滲(shèn)碳層,晶內碳化物呈島狀彌散分布,晶界碳化物斷續分布。
(2)滲(shèn)碳層顯微硬度最(zuì)高值出現在2Cr13不鏽鋼(gāng)表麵,達到1082HV1N,並隨著距(jù)表麵距離的增加而逐漸降低。
(3)滲碳層的耐磨性(xìng)約(yuē)為2Cr13基(jī)材的5倍,但其耐(nài)蝕性有所下降。
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