40Cr鋼表面PN+PCVD復(fù)合處理的組織和性能研究的綜述報(bào)告

40Cr鋼表面PN+PCVD復(fù)合處理的組織和性能研究的綜述報(bào)告40Cr鋼是一種常見的合金鋼，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常需要具有良好的耐磨性和耐腐蝕性。為了提高40Cr鋼的性能，近年來，PN+PCVD復(fù)合處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于40Cr鋼的表面處理中。PN+PCVD復(fù)合處理技術(shù)通過采用物理和化學(xué)兩種方法，將氮、碳等元素沉積在40Cr鋼表面，形成一層具有高硬度和耐磨性的硬質(zhì)涂層。1.PN+PCVD復(fù)合處理的工藝及機(jī)理PN+PCVD復(fù)合處理，即亞氣壓氮化和化學(xué)氣相沉積復(fù)合處理技術(shù)，是將物質(zhì)以各種方式沉積在基體表面上的方法。該方法是PN和PCVD兩種表面處理技術(shù)的組合，將PN和PCVD的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，以形成一種性能更好的涂層。PN涂層是一種高硬度、耐磨、耐腐蝕和高溫穩(wěn)定性能的涂層，通常采用亞氣壓條件下的氮化處理方法形成。PCVD涂層是一種在真空環(huán)境下，通過化學(xué)反應(yīng)將沉積物在樣品表面上的方法，被廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的表面加工。PN+PCVD復(fù)合處理是利用物理和化學(xué)方法來使PN和PCVD涂層相互滲入和相互補(bǔ)充，從而提高鋼材表面的硬度、耐磨性和耐腐蝕性能。PN+PCVD復(fù)合處理的機(jī)理如圖1所示。首先，PN處理利用高溫氮?dú)鈿怏w進(jìn)行處理，以在鋼材表面沉積出一層氮化物，這些氮化物與鋼材表面的鐵原子互相作用形成一種氮化層。接著，在真空環(huán)境下進(jìn)行PCVD處理，用化學(xué)反應(yīng)的形式將鋼材表面沉積滿的氮化物改性為碳和氮的復(fù)合膜，形成一層具有高硬度和耐磨性的硬質(zhì)涂層。此時，表面的氮和碳元素在鋼材表面形成的一層有機(jī)物質(zhì)，這些有機(jī)物質(zhì)能夠使鋼材表面具有高硬度、耐磨性和耐腐蝕性。2.PN+PCVD復(fù)合處理的組織和性能研究2.1復(fù)合處理對40Cr鋼的微觀結(jié)構(gòu)的影響按照文獻(xiàn)報(bào)道，PN+PCVD復(fù)合處理的涂層可將40Cr鋼表面的硬度提高幾倍，同時在40Cr鋼表面形成一層致密的氮化層和碳化物層。高分辨電子顯微鏡（HRTEM）結(jié)果顯示，經(jīng)PN+PCVD復(fù)合處理后的40Cr鋼表面形成了一層7.0um厚的均質(zhì)、致密的氮化層和一層6.0um厚的碳化物層，其具有很高的抗腐蝕和抗磨損能力。2.2復(fù)合處理對40Cr鋼的力學(xué)性能的影響PN+PCVD復(fù)合處理技術(shù)不僅可以提高40Cr鋼的硬度和耐磨性，而且對40Cr鋼的抗拉強(qiáng)度和硬度等力學(xué)性能也有不同程度的改善。文獻(xiàn)報(bào)道指出，在PN+PCVD復(fù)合處理下，40Cr鋼的硬度最高可以達(dá)到1204HV0.01，抗拉強(qiáng)度為1000MPa，其具有良好的綜合機(jī)械性能和耐用性。2.3復(fù)合處理對40Cr鋼的耐磨性和耐腐蝕性的影響PN+PCVD復(fù)合處理后的40Cr鋼涂層具有較好的耐磨性和耐腐蝕性能。文獻(xiàn)研究表明，在PN+PCVD復(fù)合處理下，40Cr鋼每100N的載荷下抗磨損性能提高93倍，其耐磨性能可達(dá)到164倍，抗腐化性能可以達(dá)到99.5%以上，并且在酸液和鹽水中的損壞率均降至總體水平以下。3.結(jié)論綜上所述，PN+PCVD復(fù)合處理技術(shù)是一種有效的表面處理技術(shù)，在40Cr鋼表面處理上具有良好的應(yīng)用前景。PN+PCVD復(fù)合處理技術(shù)可以形成鋼材表面的一層高硬度、耐磨、耐腐蝕和高溫穩(wěn)定性能的硬質(zhì)涂層，提高了