40Cr钢的等离子电解渗入碳氮工艺研究(6)
6 甲酰胺150ml，水15ml，四硼酸钠4g，氯化钾6g 155 25
7 甲酰胺150ml，水20ml，四硼酸钠4g，氯化钾6g 150 10
8 水100ml，四硼酸钠4g，氯化钾6g 130 20
3 结果与讨论
3.1 XRD分析结果
如下图3.1(1)、（2）、（3）、（4）分别是未经共渗处理的基材A号试样；电解液中加入甲酰胺处理后的B号试样；电解液中加入甲酰胺，四硼酸钠处理后的C号试样和D号试样。其XRD分析结果如下图所示。
图3.1(1) 未经共渗处理的A号试样XRD分析结果
观察图3.1（1）可以发现，未经共渗处理的母材A号试样的XRD分析反映出的是基体Fe峰。
图3.1(2) B号试样（150V,25min）XRD分析结果
图3.1(3)C号试样(155V,20)XRD分析结果
图3.1(4) D号试样（150V，15min）XRD分析结果
B号试样的XRD分析结果反映出渗层表面主要物相为Fe3N，因此可以初步断定，在电解液中加入的甲酰胺中的N元素渗入到了基材中，在试样表面形成了新相，改变了试样表面的化学成分。C号和D号试样都在电解液中加入了四硼酸钠，提高了电解液的导电性，从图3.1（3）、（4）的XRD分析结果可以发现，表面的主要物相都是Fe3C。与只在电解液中加入甲酰胺相比，生成的物相有所不同，从图中的峰形来看也有较大的区别。对比3.1（3）和（4）号试样的XRD分析结果，我们看到，两个试样表面的主要相物都是铁的碳化物，两个试样的峰形大致相同，但是强度有所区别。
3.2 工艺参数对样品组织的影响
3.2.1 电压对渗层组织的影响
从理论上来说，碳氮共渗处理时，当工作电压稳定时，试样的渗层厚度随着电压的增高而增厚。沈德久[10]研究了电压对试样表面温度的影响，认为：表面温度变化分为三个阶段，第一阶段为匀速升高至工作电压过程中，随着电压的增加，输入的能量越大，试样的表面温度随着能量的增加而不断升高，可达到530℃左右；第二阶段为工作电压稳定过程，电压电流稳定，能量的输出和输入达到了一个动态平衡，试样表面的温度基本上稳定在520℃左右；第三阶段为断电后试样表面温度下降过程，由于试样的温度远高于其周围的电解液温度，在断电瞬间试样的表面温度急剧下降，相当于对试样进行了快速冷却，当试样和电解液温度达到平衡时，进行自然冷却。
图3.2（1）是在50倍放大的光学显微镜下的金相照片，我们可以很清晰的看见，试样白面被一层白亮层包围，且处理时间较长的端部渗层也较厚。该试样是在工作电压为145V，处理时间为10min时获得的。
图3.2（1）共渗处理后，试样截面组织
本课题在进行液相等离子体电解共渗的时候，工作电压的确定对渗层形貌厚度有较大的影响。采用本文第三章所述的工艺，用甲酰胺150ml，水15ml，四硼酸钠4g，氯化钾6g，工艺参数下，在电解液中分别用155V、140V和165V的电压处理25min。所得试样截面金相照片分别如下图3.2（2）a、b和c。
图3.2（2）a 样品的截面组织（155V,25min）