H13 工具钢低温等离子渗氮中的纳米级析出物
材料科学
2012-12-17 v1
摘要
本文报道了对 AISI H13 工具钢在低温 (400{\deg}C) 下进行不同时长脉冲渗氮的综合研究。X 射线衍射结果表明，尽管工艺温度较低，但在第一个工艺小时内表面就形成了富氮化合物 (Epsilon-Fe2-3N，氮化铁)。在表面下方，扫描电子显微镜 (SEM) 中的 X 射线波长色散光谱 (WDS) 显示扩散层内氮浓度相对较高 (高达 12 at.%)，而未形成微观氮化物且现有碳化物未溶解。此外，在扩散层中发现氮分散在基体中并形成纳米级析出物。通过高分辨透射电子显微镜 (HR-TEM) 观察到了这些小的共格析出物，并通过电子能量损失谱 (EELS) 确认了氮的存在。硬度测试表明，材料硬度随氮浓度线性增加，表面硬度高达 14.5 GPa，而杨氏模量基本不受影响。事实上，即使在氮扩散层中，原始钢的显微组织也得到了很好的保留。氮分布曲线显示，经过九小时的渗氮工艺后，渗层深度约为 43 微米。这些结果表明，脉冲等离子渗氮即使在如此低的温度下也非常高效，并且在此工艺温度下可以形成具有满意机械性能的厚而硬的渗氮层。该工艺对于在不使工件暴露于高温且不改变其整体显微组织的情况下提高工具钢的表面硬度特别有意义。
引用
@article{arxiv.1208.5662,
title = {Nanosized precipitates in H13 tool steel low temperature plasma nitriding},
author = {L. F. Zagonel and J. Bettini and R. L. O. Basso and P. Paredez and H. Pinto and C. M. Lepienski and F. Alvarez},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.5662},
year = {2012}
}
备注
16 pages, 12 figures, 65 references, in press