等离子体电解稀土渗碳层组织结构和性能调控研究.pdf

摘要

摘要

17-4PH马氏体型沉淀硬化不锈钢因其良好的强度和耐蚀性，被广泛应用于航空

航天和船舶海洋工程等高端装备的关键结构零部件。但是，在苛刻的环境下，存在硬

度和耐磨性不足等问题。渗碳等表面改性方法是提高其硬度和耐磨性的有效方法。然

而常规的渗碳方法存在温度高、工件变形大、生产周期长等缺点。常规液相等离子渗

技术可在常压下快速形成有效的渗碳改性层，但存在渗层厚度薄、表面质量差的问题。

针对常规液相等离子电解渗技术存在的问题，论文将稀土催渗技术和液相等离子电解

渗碳技术相结合，在17-4PH不锈钢表面制备等离子电解稀土渗碳层，研究了工艺参

数对稀土渗碳层组织结构和性能的影响。

研究结果表明，利用液相等离子电解渗碳技术，可快速在17-4PH不锈钢表面制

备致密层厚度为20μm的渗碳层，相组成为FeC、FeC、FeC和“膨胀”α相。

37352c

7-1-1

与未处理试样相比，稳定摩擦系数从0.82降至0.71，磨损率为7.96×10g·N·m，

磨痕宽度从843.8μm降至737.2μm。

稀土盐CeCl·7HO的添加可以有效改善等离子电解渗碳层的组织结构，降低渗

32

层表面粗糙度，增加致密层厚度，促进稳定碳化物相FeC的生成。添加8g/L稀土

3

盐CeCl·7HO后，致密层厚度增至45μm；渗层表面粗糙度从2.44μm降至0.84μm，

32

且微孔明显减少，致密性增加；渗层相组成发生了改变，为FeC、FeC和“膨胀”

373

α相。

c

稀土盐CeCl·7HO的添加明显改善了等离子电解渗碳层的硬度和耐磨性。添加

32

8g/L稀土盐CeCl·7HO后，渗碳层有效硬化厚度可由20μm提高至70μm，整个摩

32

擦过程中的摩擦系数均下降且摩擦系数逐渐增加至最高前存在一个较低的平稳期（约

7-1-1

为0.37），磨痕宽度降至561.8μm，磨损率降至1.77×10g·N·m。磨损机制由未处

理样品的严重粘着磨损和氧化磨损转变为稀土渗碳样品的中度磨粒磨损和氧化磨损。

关键词：17-4PH不锈钢；稀土；等离子体电解渗碳；耐磨性

Abstract

Abstract

17-4PHMartensiticprecipitation-hardenedstainlesssteeliswidelyusedinkey

structuralcomponentsofhigh-endequipmentsuchasaerospaceandMarineengineering

becauseofitsgoodstrengthandcorrosionresistance.However,in