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精密管技术

精密冷轧光亮钢管氮碳共渗介质

采用(N+H)混合气体作为精密冷轧光亮钢管氮碳共渗介质,可以阻止化合物层的形成,而仅在扩散层形成弥散氮化物。与此相反,由于碳原子总在表面反应,盐浴氮碳共渗可以获得双倍厚的氮碳化物复合层和扩散层。

研究精密冷轧光亮钢管表面含有复合物层的组织后发现一个有趣的现象,珠光体组织中的碳化物溶解进入ε型氮化物,出现氮化物插入“rooting”珠光体基体的脉状组织。在辉光放电发射光谱(GDOES)分析中,碳扩散进入化合物层。

精密冷轧光亮钢管

本文侧重于45号钢精密钢管实际工程应用而非理论/学术研究。为此,介绍了精密冷轧光亮钢管渗氮层在不同工艺条件下的组织与性能,而对渗氮层形成过程中可能发生的复杂反应进行了综述。对盐浴、气体及等离子体渗氮的表面反应及反应动力学的大量报道。虽然氧在氮化过程中的重要作用已被普遍接受,但是它的作用仍然存在一些争议。

还有一些公开讨论的问题,如活性屏离子渗氮(activescreenplasmanitriding)反应动力学,在精密冷轧光亮钢管工业应用中具有重要意义,但这并非本文讨论的范围。和碳一样,氮也是以原子态与钢表面发生反应的。区别不同过程的主要特征是得到特种精密钢管氮原子的方法。氮化气氛中不一定含有碳原子,但在精密冷轧光亮钢管组织中却有碳。氧在精密冷轧光亮钢管表面和钢表面和环境中的氧对氮的吸附具有催化作用,并促进了ε型氮化物的形成,提高了其稳定性。

钢管无缝精密炭化物的溶解对试样表面疲劳性能影响很大,而某些表面微缺陷(源自机加工或精加工工序)的起始点在复杂的溶解过程中被湮灭,从而提高材料动载的疲劳极限。另外,具有较高残余压应力的化合物表面层也有利于提高精密冷轧光亮钢管的疲劳极限。氮化工艺及其对渗氮层组织和性能的影响取决于渗氮层的组织与性能。

精密冷轧光亮钢管

虽然精密冷轧光亮钢管渗氮层的结构不同,但是气渗、盐浴渗氮、等离子渗氮等离子体渗氮层结构也存在着明显的差异。其区别可简要概括为:1)由于“客体”不同,气体氮化、盐浴、等离子渗氮的处理温度不同。精密冷轧光亮钢管扩散层是气体氮化(不含气体氮碳共渗)和等离子渗氮的侧重点,其温度一般在500~520℃(930~970度)。

560~590℃(1040~1095度)范围内,小口径钢管精密钢管盐浴渗氮(包括氮碳共渗)和气体软氮化的温度范围一般为560~590℃(1040~1095度)。温度升高时,扩散速率增大,但析出的氮化物粗大,这种温度差异会影响扩散层。对不锈钢精密冷轧光亮钢管而言,如果处理温度选择在较低的380~420℃(715~790度)范围内,这种差异对扩散层的影响更为显著。

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