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​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)。