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QPQ與氣體滲氮的脆性比較作者:江云工業(yè)爐 來(lái)源:QPQ大講堂 發(fā)布:2023年5月23日 分類(lèi):企業(yè)新聞 訪問(wèn)統(tǒng)計(jì):1700 QPQ處理與氣體滲氮均是在工件表面形成一定氮濃度的氮化物層,但不同滲氮方式得到的氮化物層存在一定差異,本期通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)介紹兩種滲氮方式的脆性差異。 下圖是QPQ工件
下圖是氣體滲氮工件
聲發(fā)射試驗(yàn) 采用顯微硬度計(jì)與聲發(fā)射儀相結(jié)合地方法依次采用不同的負(fù)荷,在不同的試樣的滲氮層表面打出壓痕。壓入過(guò)程中的聲發(fā)射信號(hào)由耦合于試樣側(cè)面的聲發(fā)射控頭測(cè)得,輸入聲發(fā)射儀處理、顯示并記錄下來(lái)。 顯微硬度計(jì)為日本產(chǎn)M型,壓頭為金別石四角棱錐,其相對(duì)面間的夾角為136°.加載系統(tǒng)的負(fù)荷有250、300、400、500g四種。保荷時(shí)間10 s。試驗(yàn)方法依次采用不同的負(fù)荷,在不同的試樣的涂層表面打出壓痕。壓入過(guò)程中的聲發(fā)射信號(hào)由耦合于試樣側(cè)面的聲發(fā)射控頭測(cè)得,輸入聲發(fā)射儀處理、顯示井記錄下來(lái)。采用美國(guó)物理聲學(xué)公司(PAC)生產(chǎn)的SAMOS系列聲發(fā)射儀采集和存儲(chǔ)聲發(fā)射信號(hào),采集控制軟件為AEwin。該儀器是基于PCI總線控制的八通道聲發(fā)射儀,主要包括計(jì)算機(jī)、聲發(fā)射信號(hào)采集處理卡、前置放大器、傳感器、采集分析軟件等,系統(tǒng)配有八個(gè)R6a型傳感器和八個(gè)1220A型前置放大器。固定門(mén)檻值設(shè)定為30dB,前置放大器增益設(shè)定為40dB,,預(yù)觸發(fā)時(shí)間均為32μs,記錄數(shù)據(jù)長(zhǎng)度1024點(diǎn),峰值定義時(shí)間(PDT)、波擊定義時(shí)間(HDT)和波擊閉鎖時(shí)間(HLT)分別是300,600和1000μs。帶通濾波器的帶通頻率設(shè)定在1-200KHz,采樣頻率1MSPS. 聲發(fā)射探頭為鋯鈦酸鉛壓電陶瓷制成,諧振頻率為150±20kHz,其外殼直徑為<13mm,探頭由凡士林耦合于試樣側(cè)面,采用橡皮帶緊繃在試樣上,以防止探頭與試樣表面滑動(dòng),產(chǎn)生摩擦噪聲。聲發(fā)射信號(hào)經(jīng)探頭接收后,輸入前置放大器放大,經(jīng)鑒別單元濾波、放大、閾值整形處理,再經(jīng)能量單元處理,輸出聲發(fā)射能量的矩形脈沖信號(hào),最后由計(jì)數(shù)控制單元累積計(jì)算計(jì)數(shù)并由數(shù)碼管顯示數(shù)值。下圖1是顯微硬度計(jì)與產(chǎn)發(fā)射已組成的檢測(cè)系統(tǒng)示意圖。
試驗(yàn)方案 對(duì)QPQ與氣體氮化試樣分別在250、300、400、500g負(fù)荷的作用下進(jìn)行顯微硬度壓痕試驗(yàn),同時(shí)測(cè)出相應(yīng)負(fù)荷下的不同試樣的報(bào)鈴累積值(取十次平均值)如下表1,繪出振鈴-載荷直線圖。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 對(duì)液體氮化與氣體氮化試樣分別在250、300、400、500g負(fù)荷的作用下進(jìn)行顯微硬度壓痕試驗(yàn),同時(shí)測(cè)出相應(yīng)負(fù)荷下的不同試樣的振鈴累積值(取十次平均值),繪出振鈴-載荷直線圖,如下圖2所示。 下圖3、4分別表示QPQ與氣體氮化試樣500g加載過(guò)程中的振鈴隨時(shí)間累計(jì)的波形圖。
結(jié)果分析 聲發(fā)射能量的累積計(jì)數(shù)值En與振鈴成正比,故振鈴-載荷直線的斜率K能反映能量En與載荷P之間的關(guān)系,因?yàn)镵大于零,故En與P成正比,即K越大,表明相同載荷下釋放的能量越大,則其脆性越大。 滲氮層脆性產(chǎn)生的原因:滲氮層的外層是化合物層(白亮層),由ε-Fe(C,N)和y'-Fe(C,N)組成。c相是六方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),不易變形,外形粗大針狀的ε或ε與Y的組合顯然對(duì)韌性不利, 由表1與圖3可以看出,QPQ的白亮層脆性稍大于氣體氮化,但脆性均不是很大。參照白亮層形貌圖片,明顯看出液體氮化試樣的白亮層有疏松,可導(dǎo)致脆性增加。而疏松產(chǎn)生的原因是:堿金屬和堿土金屬氰化物基的鹽浴,在氮化過(guò)程熔融的氰鹽中進(jìn)行氧化和分解反應(yīng),結(jié)果形成活性氮和碳的原子,而這一過(guò)程中氮濃度比較高,故產(chǎn)生疏松。 由圖3可以明顯看出,經(jīng)液體氮化的試樣報(bào)鈴累積是一個(gè)迅速增加的過(guò)程,說(shuō)明液體氮化白亮層的脆斷是一個(gè)快速脆斷的過(guò)程,正因?yàn)槭且粋(gè)快速脆斷過(guò)程,故在磨損時(shí)會(huì)沿磨痕方向出現(xiàn)大量小塊剝落,如圖4所示:而經(jīng)氣體氮化試樣的振鈴累積是一個(gè)緩慢增加的過(guò)程,說(shuō)明氣體氮化白亮層的脆斷是一個(gè)緩慢脆斷的過(guò)程,故在磨損時(shí)會(huì)有裂紋慢慢延伸。QPQ的白亮層成塊剝落,而氣體氮化的白亮層出現(xiàn)大量裂紋延伸,這也印證了上述觀點(diǎn)。 |
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