离子渗氮/物理气相沉积CrN复合处理P20钢的组织与性能

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【作  者】曹驰, 郭飞胜, 於启鹏
【刊  名】 金属热处理
【出版日期】2025-10-25
【期  号】2025年 第50卷 第10期
【作者单位】
1.兰州理工大学 材料科学与工程学院;
2.兰州理工大学 温州泵阀工程研究院
【关键词】P20钢, 双辉光离子渗氮, 物理气相沉积, 组织, 耐磨性, 耐蚀性
【参考文献格式】
曹驰, 郭飞胜, 於启鹏, 李侃涛, 欧凯奇. 离子渗氮/物理气相沉积CrN复合处理P20钢的组织与性能[J]. 金属热处理, 2025, 50(10): 261-270.
【摘 要】采用双辉光等离子渗氮技术及物理气相沉积技术在P20塑料模具钢表面分别进行渗氮处理、物理气相沉积CrN涂层及两种工艺的复合处理,通过扫描电镜、电子探针和X射线衍射仪等设备分析试样的显微结构、元素分布及物相变化,利用磨痕形貌和三维轮廓评估对耐磨性进行分析,采用电化学试验测试试样的耐腐蚀性能。结果表明,渗氮/PVD-CrN复合处理试样表面形成均匀致密的面心立方结构CrN涂层,其主要沿(111)、(200)和(311)晶面生长,硬度较基体大幅提升,表面硬度达1785 HV0.05,涂层下方为ε-Fe(2, 3)N和γ′-Fe4N相组成的化合物层及扩散层,有效硬化层深度达到约340 μm。与基体及单一处理的试样相比,渗氮/PVD-CrN复合处理显著改善了P20钢的耐磨性,磨痕宽度和深度均明显减小;耐腐蚀性能也明显增强,自腐蚀电流密度从7.71×10-6 A/cm2(基体)减小到0.67×10-6 A/cm2。