摘　要：　研究了Q235钢的离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬工艺。试验表明，Q235钢经离子氮碳共渗-低 温盐浴渗铬复合处理后，表层可获得氮碳铬化合物和氮碳化合物的复合渗层。该复合渗层具 有较高的硬度，并且明显提高Q235钢的耐蚀性。 
　　关键词：　复合处理； 离子氮碳共渗； 低温盐浴渗铬； 耐蚀 性 
　　中图分类号：TG161.8+8　　　文献标识码：A　　　文章编号：1001-3814(2000)03-00 32-02 
Combined Treatment of Ion Nitrocarburizing-Low Tempera ture Salt-Bath Chromizing of Q235 Steel 
HUANG Yuan-sheng　ZOU Gan-feng　YUAN Shu-gui　WANG Tian-xu 
（Department of Mechanical and Electron,South China University of T echnology） 
　　Abstract：　This paper deals with the study on the combined treatment of ion nitrocarburizin g-low temperature salt-bath chromizing of Q235 steel.The experiment showed tha t the compound layer with

 nitrogen-carbon-chromium compound and carbon-nitrid e is obtained in surface of Q235 steel by the combined treatment of ion nitrocar 

burizing-low temperature salt-bath chromizing.The compound layer’s hardness is very high,and the layer greatly improves the corroding-resistance of Q235 stee l. 
　　Key words：　combined treatment； ion nitrocarburizing； low temperature salt-bath chromizing； corroding-resistance 
1　引言 
　　众所周知，Q235钢是一种应用比较广泛的钢，但是由于硬度低、耐磨性和耐蚀性差，而使其 应用受到很大限制。本文进行了Q235钢的离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬复合处理工艺研究，成功地在Q235钢表面获得了氮碳铬化合物和氮碳化合物的复合渗层，提高了该钢的耐磨性和耐蚀性。该项技术渗温低，渗速快，渗层质量好，有较大的应用前景。 
2　试验条件和方法 
　　将Q235钢制成10×10×5(mm)试块，经正火预处理。离子氮碳共渗在自制的罩式离子轰击炉中进行，盐浴渗铬在4 kW的井式电阻炉中进行。盐浴以氯化钠为主要溶剂，加上能产生铬离子的低熔点铬盐及铬的活化剂组成。盐浴温度在770～860℃之间，保温时间3～6h，试样渗后出炉空冷。其它测试方法同文献［1］。 
3　试验结果及分析 
3.1　复合渗层的金相组织 
　　复合渗层的金相组织见图1。表面白亮层为氮碳铬化合物层，厚度为8～10 μm；第二层为 灰 色的含铬扩散层(120～125 μm)；第三层是黑色的氮碳化合物层，厚90～100 μm；第四层 是氮碳扩散层，厚80～100 μm。心部为基体。复合渗层无裂纹，与基体结合良好。 
　　由图1也可见，因为在低温盐浴渗铬之前先进行了离子氮碳共渗，并且氮碳化合物层较厚， 所以渗铬后，在含铬扩散层和基体之间存在的是氮碳化合物层，而不会出现贫碳区。  
       
                 图1　复合渗层金相组织　200× 
3.2　复合渗层的相结构 
　　离子复合渗试样表层的X射线衍射图(图略)表明复合渗层由(Cr,Fe)7C3、Cr7C3 、Cr2(CN)12和Cr0.62C0.35N0.33等相组成。表面白亮层主要 由(Cr,Fe)7C3和Cr7C3组成，次表层灰色层由Cr2(CN)12和Cr0.62C 0.35N0.03相组成。 
3.3　复合渗层铬浓度分析 
　　图2a是用电子显微镜和X射线能谱仪测得的Q235钢复合渗层的铬浓度分布曲线。图中表明， 由表面到心部铬含量有不断降低的趋势，而其中氮碳铬化合物层处于高峰值，而在含铬扩散层中铬浓度下降明显，在氮碳化合物层逐渐趋向微量值。 
3.4　复合渗层的显微硬度 
　　图2b为复合渗层的显微硬度分布曲线(载荷为50 g)。表面氮碳铬化合物层的硬度为1200～13 00HV，次表层含铬扩散层的硬度为600～1000HV，氮碳化合物层的硬度为500～700 HV，氮碳扩散层硬度逐渐降低过渡到基体硬度。  
                   
                   图2　复合渗层铬浓度(a)、显微硬度(b)分布曲线(830℃×6 h空冷) 
　　由图中也可见硬度在含铬扩散层逐渐降到一个最低值后，在氮碳化合物层中又逐渐上升，接 着在氮碳扩散层中又下降，逐渐过渡到基体的硬度。这是由于含铬扩散层的内侧虽然含有少量铬，但是氮和碳的含量(经俄歇电子能谱分析)较低，而氮碳化合物层的氮和碳的含量都很高，致使氮碳化合物在氮碳化合物层中引起硬度提高的效果较大。 
　　Q235钢经离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬复合处理后，表面覆盖了硬度很高的氮碳铬化合物层 ，里层有硬度适中的氮碳化合物层，再加上较软的基体，这种组合，不但有效地降低了材料的摩擦系数和粘着倾向，而且提高了抗冲击性能。 
3.5　复合渗层的耐蚀性 
　　将不同状态的试样分别浸泡在不同的腐蚀介质中，一定时间后在TG328A型电光分析天平上测 量 腐蚀失重，求出腐蚀速度，结果列于表1。可见经离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬试样的耐蚀 性比仅仅低温盐浴渗铬试样的耐蚀性好。这是由于离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬的复合渗层的表层铬含量(约85%～93%)比低温盐浴渗铬层铬含量60%～75%(另文已介绍)高，以含(C r,Fe)7C3和Cr7C3相为主，接近单相组织，减少了微电池的数量［2］。 
表1　耐蚀性能比较  
     

介质	浸泡时 间(h)	材料状态	腐蚀速度 (mg/m2.h)
10%HCl	24	离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬	0.063
		低温盐浴渗铬	0.087
30%NaOH	96	离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬	0.0008
		低温盐浴渗铬	0.0013
20%NaCl	96	离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬	0.0011
		低温盐浴渗铬	0.0021

4　结论 
　　(1)Q235钢经离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬复合处理后可获得与基体结合良好的氮碳铬化合 物和氮碳化合物复合渗层。 
　　(2)复合渗层表层主要由(Cr,Fe)7C3和Cr7C3相组成，含铬量约85%～93%，次表层由Cr2(CN)12和Cr0.62C0.35N0.03相组成。 
　　(3)氮碳铬化合物层厚度为8～10 μm，硬度为1200～1300 HV，含铬扩散层厚度为120～125μm，硬度为600～1000 HV，氮碳化合物层厚度为90～100 μm，硬度为500～700 HV，氮碳扩散层厚度为80～100 μm，与基体硬度过渡平稳。 
　　(4)经离子氮碳共渗-低温盐浴渗铬所得的复合渗层明显提高材料的耐蚀性能。