2Cr13不鏽鋼具有高強度、高耐蝕性和抗氧化性好等優點,被廣泛用作承受(shòu)高負荷零件,如汽(qì)輪機葉片、熱油泵軸和軸套及葉輪水壓機閥片等。但其使用(yòng)過程中時常出現硬度不夠、嚴重磨損等問題,又製約了其進一步(bù)的應用。零件的實際使用壽命主要取決於其耐磨性,表麵強化是提(tí)高性(xìng)能最直接有效的方法,與其他強化技術相比,滲碳(tàn)處理可以顯著提高材料的表麵硬度與(yǔ)耐磨性,常用工藝包括離(lí)子滲碳法、氣體滲(shèn)碳法和鹽浴法等。但(dàn)是,離子滲(shèn)碳存在滲碳不均勻的問題(tí),鹽浴法還不(bú)成熟(shú),氣體滲碳方法(fǎ)比較複雜,且均存在對設備要求高(gāo)、工藝複雜、成本較高等問題。傳統的固相滲(shèn)碳法工藝簡單,適合小型零部件滲(shèn)碳,但滲碳速度慢(màn),為此常采用加入碳(tàn)酸鹽催滲劑的方法來提高滲碳速度,但又容(róng)易在表麵產生阻擋層(céng),對(duì)滲碳速度有不(bú)利(lì)影響,且滲(shèn)層質量不易控製。為此,研究人員采用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(qǐ),在一定溫度下(xià)使灰口鑄(zhù)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,在不鏽鋼表麵生成複合滲碳層;C原子體積(jī)小,在基體中可(kě)以以間隙機製擴散,擴散速度快,Cr原子在基體中不(bú)易擴散,且Cr原(yuán)子與C原子親和力很(hěn)強,灰口鑄鐵中的C原(yuán)子(zǐ)在高溫(wēn)下快(kuài)速(sù)擴散到基體中Cr原子的位置,與Cr原子以及基體中的(de)Fe原子反應生成碳化物;利用(yòng)XRD、SEM、微觀硬(yìng)度計、ML-100幹式銷盤兩體磨料磨損試驗機(jī)及電化學方法對滲碳層的物相組成、微觀組織、顯微硬度和耐磨、耐蝕性能進行(háng)了研究。
將2Cr13不鏽鋼和HT300表麵打磨平整,並用丙酮與酒精清洗。將兩者對齊緊密接觸在一起,HT300在上方,用耐火紙包好(hǎo)壓實,放入石墨坩堝中(zhōng)固定,置於1400X管式爐中,以5mL/min的流量通入氬氣保護,以7℃/min的加熱速(sù)率升溫至1120℃,保溫10h,隨後降溫(wēn)至850℃,保溫1h,水冷。
物相分析在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。顯微硬度測(cè)試在TUKON2100型顯微(wēi)硬度計上進行。采用(yòng)經典的三電(diàn)極(jí)法以CS350電化學工作站進行電化學(xué)測試。試驗結果表明:
(1)以1120℃保溫10h,850℃保溫1h,可利用灰口(kǒu)鑄(zhù)鐵中的片狀石墨對2Cr13不鏽鋼進行固相滲碳,生成由(yóu)(Fe,Cr)7C3顆粒增強(qiáng)的複合滲碳層,晶內碳化物呈島狀彌散分布,晶(jīng)界(jiè)碳化物斷續分布。
(2)滲碳層顯微硬度最高值出現在2Cr13不鏽鋼表麵,達到1082HV1N,並隨著距表麵距離(lí)的(de)增加(jiā)而逐漸降低。
(3)滲碳層的耐磨性約為2Cr13基材(cái)的5倍,但其耐蝕性有所下降。
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