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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，本期通過試驗數(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

       采用顯微硬度計與聲發(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。壓入過程中的聲發(fā)射信號由耦合于試樣側(cè)面的聲發(fā)射控頭測得，輸入聲發(fā)射儀處理、顯示并記錄下來。

       顯微硬度計為日本產(chǎn)M型，壓頭為金別石四角棱錐，其相對面間的夾角為136°．加載系統(tǒng)的負(fù)荷有250、300、400、500g四種。保荷時間10 s。試驗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。壓入過程中的聲發(fā)射信號由耦合于試樣側(cè)面的聲發(fā)射控頭測得，輸入聲發(fā)射儀處理、顯示井記錄下來。采用美國物理聲學(xué)公司（PAC）生產(chǎn)的SAMOS系列聲發(fā)射儀采集和存儲聲發(fā)射信號，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，主要包括計算機(jī)、聲發(fā)射信號采集處理卡、前置放大器、傳感器、采集分析軟件等，系統(tǒng)配有八個R6a型傳感器和八個1220A型前置放大器。固定門檻值設(shè)定為30dB，前置放大器增益設(shè)定為40dB，，預(yù)觸發(fā)時間均為32μs，記錄數(shù)據(jù)長度1024點，峰值定義時間（PDT）、波擊定義時間（HDT）和波擊閉鎖時間（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，產(chǎn)生摩擦噪聲。聲發(fā)射信號經(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，最后由計數(shù)控制單元累積計算計數(shù)并由數(shù)碼管顯示數(shù)值。下圖1是顯微硬度計與產(chǎn)發(fā)射已組成的檢測系統(tǒng)示意圖。

試驗方案

      對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，同時測出相應(yīng)負(fù)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(jié)果及分析

    對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，同時測出相應(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加載過程中的振鈴隨時間累計的波形圖。

結(jié)果分析

      聲發(fā)射能量的累積計數(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，因為K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)液體氮化的試樣報鈴累積是一個迅速增加的過程，說明液體氮化白亮層的脆斷是一個快速脆斷的過程，正因為是一個快速脆斷過程，故在磨損時會沿磨痕方向出現(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緩慢增加的過程，說明氣體氮化白亮層的脆斷是一個緩慢脆斷的過程，故在磨損時會有裂紋慢慢延伸。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。