45钢离子氮氧共渗与离子渗氮动力学对比研究

刘晗^1,2，杨星梅¹，潘太军^1,2，宋仁国^1,3，胡静^1,2

1. 常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室2. 常州大学江苏省光伏科学与工程协同创新中心

摘 要：在783~843 K温度范围和不同保温时间(30~240 min)对45钢进行了离子氮氧共渗和离子渗氮表面改性处理,对比研究了两种处理方法的动力学。离子氮氧共渗是在离子渗氮的基础上添加流量为0.2 L/min的空气实现的。利用光学显微镜和X射线衍射仪对化合物层显微组织、厚度及物相组成进行了测试和分析。结果表明,添加适量空气可显著促进活性氮原子在基体内的扩散,离子氮氧共渗的扩散系数比普通离子渗氮显著提高,扩散激活能从227.25 k J/mol降低到138.57 k J/mol,从而可达到降低温度或缩短保温时间的效果。同时,计算得到了45钢在783~843 K温度范围内离子氮氧共渗时化合物层厚度与温度T(K)和保温时间t(s)的动力学关系式。

关键词：45钢;空气;离子氮氧共渗;动力学;扩散;