《表3 渗氮层不同区域的元素占比》

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《独立阳极对石油钻杆内壁离子渗氮过程的影响》

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渗氮层的性能与渗氮层中的氮浓度紧密相关[10]。选取渗氮层硬度梯度变化较为明显的L600-1#试样，对其渗氮层成分进行分析，结果见图6，渗氮层中元素含量见表3。由表3可知，渗层中氮含量由表及里逐渐降低，氮原子在扩散过程中与铁原子结合形成不同的金属间化合物。氮原子由表面向内扩散时，最外侧氮含量最高，铁氮元素结合成以Fe2-3N为基的密排六方间隙相ε相，ε相硬度高、脆性大。随着扩散的进行，氮含量逐渐降低，并在工件近表面形成以Fe4N为基的面心立方间隙相γ?相，γ?相硬度较高、韧性较好。氮原子继续向试样内部扩散，在试样内部形成体心立方的α相，其性能与α-Fe相似，硬度较低[11]。渗氮层由表及里依次为ε相、γ?相、γ?+α相和α相，硬度逐渐降低。经过测量，L600半炉短棒渗氮试样表面硬度值最大可达910.8HV0.2，高于L1700贯穿长棒渗氮试样的848.0HV0.2。