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​QPQ處理與氣(qi)體滲(shen)氮(dan)(dan)均是在工件表面形成一定氮(dan)(dan)濃度(du)的氮(dan)(dan)化物(wu)層(ceng)，但(dan)不同滲(shen)氮(dan)(dan)方(fang)式得到(dao)的氮(dan)(dan)化物(wu)層(ceng)存(cun)在一定差異，本期通過試驗數據介紹兩種滲(shen)氮(dan)(dan)方(fang)式的脆性(xing)差異。

下圖是QPQ工件

下圖是氣體滲氮工件(jian)

聲發射試驗

       采用顯微硬度(du)計與聲(sheng)發(fa)射(she)儀(yi)相結合地方法依(yi)次采用不同的負荷，在不同的試樣(yang)的滲氮層表(biao)面打出壓痕。壓入過程中(zhong)的聲(sheng)發(fa)射(she)信號由耦合于試樣(yang)側面的聲(sheng)發(fa)射(she)控頭測得，輸入聲(sheng)發(fa)射(she)儀(yi)處理、顯示并記錄(lu)下來。

       顯微硬度(du)計為(wei)日本產M型，壓(ya)頭(tou)為(wei)金別石四角棱錐，其相對面(mian)間(jian)(jian)的(de)(de)夾角為(wei)136°．加載系(xi)統的(de)(de)負荷有(you)250、300、400、500g四種。保荷時間(jian)(jian)10 s。試(shi)驗方法(fa)依次(ci)采用(yong)不(bu)同(tong)的(de)(de)負荷，在不(bu)同(tong)的(de)(de)試(shi)樣的(de)(de)涂層表面(mian)打出壓(ya)痕(hen)。壓(ya)入(ru)過程中的(de)(de)聲發射(she)(she)(she)信(xin)號(hao)由耦合于(yu)試(shi)樣側面(mian)的(de)(de)聲發射(she)(she)(she)控(kong)頭(tou)測得(de)，輸(shu)入(ru)聲發射(she)(she)(she)儀處理、顯示井記錄下來。采用(yong)美國物理聲學公司（PAC）生產的(de)(de)SAMOS系(xi)列(lie)聲發射(she)(she)(she)儀采集(ji)和(he)存儲聲發射(she)(she)(she)信(xin)號(hao)，采集(ji)控(kong)制軟(ruan)件為(wei)AEwin。該儀器是基于(yu)PCI總(zong)線控(kong)制的(de)(de)八通道聲發射(she)(she)(she)儀，主要(yao)包括計算機、聲發射(she)(she)(she)信(xin)號(hao)采集(ji)處理卡、前置(zhi)放大(da)(da)器、傳感器、采集(ji)分(fen)(fen)析(xi)軟(ruan)件等，系(xi)統配有(you)八個(ge)R6a型傳感器和(he)八個(ge)1220A型前置(zhi)放大(da)(da)器。固定(ding)門檻值設定(ding)為(wei)30dB，前置(zhi)放大(da)(da)器增益設定(ding)為(wei)40dB，，預觸發時間(jian)(jian)均為(wei)32μs，記錄數據長度(du)1024點，峰值定(ding)義時間(jian)(jian)（PDT）、波擊定(ding)義時間(jian)(jian)（HDT）和(he)波擊閉鎖時間(jian)(jian)（HLT）分(fen)(fen)別是300,600和(he)1000μs。帶通濾波器的(de)(de)帶通頻率(lv)設定(ding)在1-200KHz，采樣頻率(lv)1MSPS．

       聲發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面，采用橡皮帶緊繃在試樣上，以防止探頭與試樣表面滑動，產生摩擦噪聲。聲發射信號經探頭接收后，輸入前置放大器放大，經鑒別單元濾波、放大、閾值整形處理，再經能量單元處理，輸出聲發射能量的矩形脈沖信號，最后由計數控制單元累積計算計數并由數碼管顯示數值。下圖1是顯微硬度計(ji)與產(chan)發射已組成(cheng)的(de)檢測系統示意圖(tu)。

試驗方案

      對QPQ與氣體氮化試樣分別在250、300、400、500g負荷的作用下進行顯微硬度壓痕試驗，同時測出相應負荷下的不同試樣的報鈴累積值（取十次平均值）如下表1，繪出振鈴-載荷直線圖。​

實驗結果及分析

    對(dui)液體(ti)氮(dan)化與(yu)氣體(ti)氮(dan)化試(shi)(shi)樣分別在(zai)250、300、400、500g負(fu)荷(he)的作用下進行顯微硬度(du)壓痕試(shi)(shi)驗，同時測出相應(ying)負(fu)荷(he)下的不同試(shi)(shi)樣的振鈴累積值(zhi)（取十次(ci)平均(jun)值(zhi)），繪出振鈴-載(zai)荷(he)直線圖，如下圖2所(suo)示(shi)。

下圖3、4分(fen)別表示QPQ與氣體氮化試樣500g加載過程中的振鈴隨時(shi)間(jian)累計的波(bo)形圖。

結果分析

      聲發射能量(liang)(liang)的(de)累積計數值En與振鈴成正(zheng)比(bi)，故振鈴-載荷(he)直線(xian)的(de)斜(xie)率K能反映能量(liang)(liang)En與載荷(he)P之(zhi)間的(de)關系，因為K大于(yu)零，故En與P成正(zheng)比(bi)，即K越大，表(biao)明相同載荷(he)下釋放(fang)的(de)能量(liang)(liang)越大，則其脆性越大。

       滲氮層(ceng)脆性產(chan)生的(de)(de)原因：滲氮層(ceng)的(de)(de)外(wai)(wai)層(ceng)是化合物層(ceng)（白亮層(ceng)），由ε-Fe（C，N）和y＇-Fe（C，N）組(zu)成。c相是六方(fang)點陣(zhen)結構，不易變形，外(wai)(wai)形粗(cu)大針狀的(de)(de)ε或ε與Y的(de)(de)組(zu)合顯然對韌性不利，

      由表1與圖3可以看出，QPQ的(de)(de)白亮層(ceng)脆性(xing)稍大(da)于氣體氮化(hua)(hua)，但脆性(xing)均不是(shi)很大(da)。參(can)照白亮層(ceng)形(xing)貌圖片，明顯看出液體氮化(hua)(hua)試樣的(de)(de)白亮層(ceng)有疏(shu)松，可導(dao)致脆性(xing)增(zeng)加。而(er)疏(shu)松產生的(de)(de)原(yuan)(yuan)因是(shi)：堿(jian)金(jin)屬(shu)和堿(jian)土金(jin)屬(shu)氰化(hua)(hua)物基的(de)(de)鹽(yan)浴，在氮化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)熔(rong)融的(de)(de)氰鹽(yan)中進行氧化(hua)(hua)和分解(jie)反應，結果形(xing)成(cheng)活性(xing)氮和碳的(de)(de)原(yuan)(yuan)子，而(er)這一(yi)過(guo)程(cheng)中氮濃度(du)比較高，故產生疏(shu)松。

       由圖(tu)3可以(yi)明顯看出，經(jing)液體氮化(hua)(hua)的(de)(de)試(shi)樣(yang)報(bao)鈴(ling)累積是(shi)一(yi)個(ge)迅(xun)速增(zeng)加的(de)(de)過(guo)(guo)程，說明液體氮化(hua)(hua)白(bai)(bai)亮層(ceng)(ceng)的(de)(de)脆斷是(shi)一(yi)個(ge)快速脆斷的(de)(de)過(guo)(guo)程，正因為是(shi)一(yi)個(ge)快速脆斷過(guo)(guo)程，故在(zai)(zai)磨(mo)損(sun)(sun)時會沿磨(mo)痕方向(xiang)出現(xian)大量小塊剝落，如圖(tu)4所示(shi)：而經(jing)氣(qi)(qi)體氮化(hua)(hua)試(shi)樣(yang)的(de)(de)振鈴(ling)累積是(shi)一(yi)個(ge)緩慢增(zeng)加的(de)(de)過(guo)(guo)程，說明氣(qi)(qi)體氮化(hua)(hua)白(bai)(bai)亮層(ceng)(ceng)的(de)(de)脆斷是(shi)一(yi)個(ge)緩慢脆斷的(de)(de)過(guo)(guo)程，故在(zai)(zai)磨(mo)損(sun)(sun)時會有裂紋慢慢延伸(shen)。QPQ的(de)(de)白(bai)(bai)亮層(ceng)(ceng)成塊剝落，而氣(qi)(qi)體氮化(hua)(hua)的(de)(de)白(bai)(bai)亮層(ceng)(ceng)出現(xian)大量裂紋延伸(shen)，這也印證(zheng)了上述觀點。