N~+离子注入GCr15轴承钢和钝铁的温度效应

本文研究在不同注入温度(50 ℃ - 350 ℃)下的~+N离子注入GCr15 (1at%C, 1.5at%Cr, 0.3at%Mn, 0.2at%Si)轴承刚和纯铁(99.99at%Fe)，注入剂量：5 * 10~(17) N~+·cm~(-2)。运用~(14)N(d,d_1)~(12)C带电粒子核反应(NRA)测量氮的总保留量及深度公布；内转换电子穆斯堡乐谱(CEMS)测定铁的化学态，并用x射线衍射分析进一步加以验证；最后用磨损实验检验磨损效果，寻找对研究的两种材料的一个最佳注入温度。对GCr15钢，低温（小于100 ℃）注入比350 ℃注入更有利于提高钢的耐磨性，这是由于50 ℃注入，氮间隙原子浓度高，且形成了Fe_2N相。高于150 ℃注入时，N~+离子前移，N~+离子保留量下降，Fe_2N相消失，而Fe_2N相的产生对提高耐磨性起重要作用。对纯铁，50 ℃注入时也形成了ε－Fe_2N相，在高于150 ℃注入时，此相消失，半生新相γ－Fe_4N。但在350 ℃时，GCr15钢与纯铁都形成了Fe_3O_4相，这对改性是极为不利的，所以建议，对GCr15钢和纯铁，不宜在350 ℃时注入