铬和镍对中碳钢渗硼层组织和生长动力学的影响

为研究中碳钢中铬、镍合金元素对渗硼层组织和渗硼动力学的影响,对40钢、40Cr和40CrNi钢在880、910和940℃分别进行3、5、7、9 h的粉末渗硼,用光学显微镜、扫描电镜观察了渗层的组织形貌,对渗层进行了EDS和XRD分析。结果表明,渗硼层组织为锯齿状,Cr和Ni合金元素对渗层锯齿状结构的尖锐度略有影响。铬、镍合金元素均匀分布于硼化物层中,渗层物相组成中除了大量的Fe2B相外,还有少量的FeB相及Cr2B、Ni2B和Fe。动力学研究表明,40钢、40Cr和40CrNi的渗层厚度与渗硼时间均呈抛物线关系,渗硼扩散激活能分别为147、243和256 kJ/mol。     

合金球墨铸铁的渗硼动力学研究

渗硼层硬度高,能改善球墨铸铁(以下简称球铁)的摩擦学性能,而等温淬火能提高基体的力学性能。对含Cu、Cu-Ni和Cu-Ni-Mo的合金球铁试样进行了盐浴(硼砂+铝)渗硼,渗硼温度分别为850℃、900℃和950℃,时间2 h和4 h。通过所获得的渗层数据确定合金球铁渗硼的扩散系数和激活能。计算求得的扩散系数与通过直接测定渗层厚度得出的扩散系数相接近。含Cu或Cu-Ni的试样激活能为141.27 kJ/mol,而含Cu-Ni-Mo的试样激活能为212.98 kJ/mol。统计参数与相关系数(尺)吻合良好。     

65Mn钢渗硼层的微观组织、硬度及生长动力学

采用固体渗硼工艺对65Mn钢进行渗硼处理,并借助光学显微镜、X射线衍射仪、电子探针及维氏硬度计等手段系统研究了渗硼温度(800~1000 ℃)和渗硼保温时间(2~8 h)对65Mn钢渗硼层厚度、微观组织和硬度的影响规律以及渗硼层的生长动力学。结果表明,随着渗硼温度的升高或渗硼时间的延长,渗硼层的厚度不断增大,但当渗硼温度超过900 ℃时,渗硼层中黑色孔洞的数量、大小以及距离渗硼层表面的深度都逐渐增大。65Mn钢渗硼层都由Fe₂B柱状晶,以及位于Fe₂B柱状晶生长前沿及晶粒间的Fe₃(B,C)相、二元铁硅化合物和三元铁碳硅化合物组成,其维氏硬度(800~1590 HV0.05)远大于65Mn钢基体的硬度(238 HV0.05)。由于硬度较低的Fe₃(B,C)相和富硅相分布于高硬度的Fe₂B柱状晶晶粒之间,导致渗硼层的硬度并不随离渗硼层表面距离的增加而单调减小。渗硼层厚度的平方与渗硼时间呈线性关系,B原子在65Mn钢渗硼层中的扩散激活能为220.96 kJ/mol。     

Cr8Mo2SiV钢的渗硼层生长动力学及耐磨性

对Cr8Mo2Si V钢在1123、1173和1223 K分别进行2、4、6、8 h的固体渗硼试验。结果表明,渗硼层组织为齿状形貌,经X射线衍射(XRD)分析,渗硼层由Fe_2B、FeB、Cr_2B和CrB相组成。渗层厚度随着渗硼温度和渗硼时间的增加而增加,渗硼扩散激活能为194 kJ/mol。经显微硬度、磨损试验结果和磨损产物能谱分析,渗硼后试样表层的硬度和耐磨性较渗硼前有显著的提高。     

球墨铸铁固体渗硼及渗层生长动力学

采用LSB型渗硼剂分别在渗硼温度为1123、1173和1223 K,保温时间为2、4、6和8 h的工艺参数下对球墨铸铁表面进行固体渗硼处理。用扫描电子显微镜(SEM)对渗层横断面进行了显微组织观察,用X射线能谱仪分析了沿渗层表面到心部的元素分布。用X射线衍射仪(XRD)分析出渗硼层为Fe2B单相,用显微硬度计测试渗层的硬度分布,其显微硬度值在1170~1392HV0.025之间。渗层厚度随着渗硼时间和渗硼温度的增加而增加,其范围约为35~118μm。对实验数据进行分析和拟合,得出渗层动力学曲线和等厚度图,并且经回归分析计算出硼在球墨铸铁中的扩散激活能约为175 kJ/mol。     

稀土(钇)对钨钼原子扩散系数的影响

利用双辉等离子表面冶金技术在Q235钢表面渗稀土(钇)钨钼形成共渗合金层。通过对渗层合金元素的分布进行分析,计算出钨钼原子的扩散系数和扩散激活能来分析稀土(钇)的加入对钨钼原子扩散产生的影响。结果表明:稀土(钇)的加入使钼原子在渗层中的扩散系数平均增大1.89倍。钨原子的扩散系数平均降低了0.89倍。稀土(钇)的加入使钼原子在渗层中离表面12～15,24～25,35～36μm处钼原子扩散激活能分别降低了5737.72,6511.72,7853.38J/mol。钨原子扩散激活能提高了998.5,106.37,2904.56J/mol,稀土(钇)对钼原子具有催渗作用,对钨原子没有明显催渗作用。     

基于分子动力学的Cu3Sn/Cu界面元素扩散行为数值模拟

文中采用修正的嵌入原子势函数(modified embedded atomic method, MEAM)的分子动力学模拟,研究了无铅焊点中Cu3Sn/Cu界面元素的扩散过程,对界面元素的扩散行为进行了分析计算,获得了界面各元素的扩散激活能,根据元素扩散的经验公式得出界面过渡区的厚度表达式. 结果表明, 扩散过程中主要是铜晶格中Cu原子向Cu3Sn晶格中扩散. 其中,铜晶格内原子以较慢的速率扩散,但可以深入Cu3Sn晶格内部,Cu3Sn中原子以较快的速率扩散,但难以进入铜晶格内部. 结合阿伦尼乌斯关系和爱因斯坦扩散定律,计算得到界面处铜晶格原子的扩散激活能为172.76 kJ/mol,界面处Cu3Sn晶格中Cu原子扩散激活能为52.48 kJ/mol,Sn原子扩散激活能为77.86 kJ/mol.     

微波渗硼扩散行为的分析与研究

测定了T8钢微波扩散渗硼层的厚度δ与渗硼温度及时间的关系,求出了微波渗硼的扩散激活能Q、扩散常数D0和扩散系数D.与常规渗硼相比,微波渗硼的扩散激活能和常规条件下的基本在同一数量级,但扩散常数D0有很大提高,从而有效提高了微波场下渗硼的扩散系数D.利用MATLAB偏微分方程PDE工具箱,计算出微波渗硼过程中的硼的浓度分布和渗层厚度.与实测数据对比,计算出的渗层厚度与实测数据非常吻合,相对误差＜4.05%.     

铁基渗硼强化粉末冶金材料的性能及渗层生长动力学研究

目的 通过固体粉末渗硼法直接烧结铁基粉末冶金材料，制备具有渗硼层的试样。方法 采用固体渗硼工艺对铁基粉末冶金材料在1123、1223、1323 K温度下渗硼处理3、5、7、10 h，采用光学显微镜及扫描电镜（SEM）观察了渗硼层的形貌，测定了渗硼层的厚度。用X射线衍射仪分析了渗硼层的物相组成，用摩擦磨损试验评估渗硼层的耐磨性，采用Rockwell-C粘附性试验评估渗硼层与基体的粘合强度质量。对渗层的生长动力学曲线进行拟合，得出渗层动力学曲线和厚度等值线图。结果 试样的渗硼层厚度为35~ 183 μm，1323 K条件下获得双相渗硼层（Fe2B+FeB），1123 K及1223 K条件下获得单相渗硼层Fe2B。试样在1223 K温度下渗硼处理5 h获得的渗硼层的耐磨性最佳，其粘合强度质量根据规范通过HF3等级认可。该试验中B元素的扩散激活能为164 kJ/mol。结论 烧结温度和渗硼时间与渗层厚度关系密切，渗硼时间与渗层厚度的关系呈现出抛物线关系。厚度值的平方与渗硼时间符合阿瑞纽斯（Arrhenius）公式呈线性关系。渗硼层的显微硬度显著高于基体硬度，随时间的增加，渗层中出现较多的孔洞与疏松，渗硼层形状由明显的梳齿状逐渐变成不太明显的梳齿状，此情况在高温下更加明显。     

直流电场对35钢盐浴渗氮动力学影响

通过在盐浴渗氮中施加7.5 V的直流电场,在不同外热温度(545~575℃),不同保温时间(60~120 min)下对35钢进行盐浴渗氮,研究了直流电场对35钢盐浴渗氮动力学的影响。利用光学显微镜、X射线衍射仪对渗层的显微组织、厚度及物相进行了测试和分析。结果表明:直流电场对活性氮原子在基体内部的扩散有显著促进作用,提高渗氮速度,降低盐浴渗氮温度或缩短保温时间;直流电场盐浴渗氮的扩散系数都比常规盐浴渗氮提高约2倍,扩散激活能从常规盐浴渗氮的220 k J/mol降低到181 k J/mol,从而达到增加渗层厚度的显著效果。有无直流电场条件下盐浴渗氮,35钢渗层主要物相均为ε-Fe3N及少量γ'-Fe4N。     

稀土对一种固体渗硼剂渗硼动力学的影响

采用固体粉末法对40Mn2钢进行渗硼试验，分析了稀土元素对该固体渗硼剂渗硼动力学的影响，结果表明，稀土能使硼的扩散系数增大59％，使硼的扩散激活能降低4520．31J／mol，有效地提高了渗硼速度。     

A508-3钢回火过程的组织演变及动力学分析

回火对核电设备用A508-3钢的力学性能影响很大。采用扫描电镜和硬度测试研究了A508．3钢回火过程中组织的演变和性能的变化,并对经600～660℃回火的钢进行了基于硬度测量的动力学分析。回火过程中硬度的变化可以用残留奥氏体和奥氏体一马氏体的分解,贝氏体铁素体内碳化物的析出、粗化以及贝氏体铁素体的回复再结晶来解释。动力学分析表明,A508．3钢在600～660℃回火时的相变激活能约为101．4kJ／mol,与碳原子在铁素体中的扩散激活能相近。A508．3钢只有在较高温度回火时,才出现贝氏体铁素体内碳化物的大量析出和粗化,这说明该钢种具有较好的回火稳定性。     

Nb对低碳微合金钢动态再结晶行为的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了3种含铌或不含铌低碳钢在850～1150℃,应变速率分别为0.05、1、10 s-1条件下的热变形行为。采用应变硬化速率-应力(θ-σ)曲线图较精确地获得了C-Mn钢的流变应力和峰值应力;用-dθ/dσ-σ曲线获取了含Nb试验钢的应变和应力值;用回归法确定了双曲线本构方程中的变形激活能,确定了3种试验钢发生动态再结晶的激活能分别为234.867、261.276、301.751 kJ/mol。随Nb含量的增加,试验钢的再结晶激活能逐渐升高。     

ZG1Cr18Ni9奥氏体不锈钢的渗硼

对ZG1Cr18Ni9奥氏体不锈钢进行了渗硼处理,渗硼剂采用含双活化剂(氟硼酸钾和氯化铵)的粉末渗硼剂:碳化硼+碳粉+碳化硅+氟硼酸钾+氯化铵,渗硼温度为950 ℃,渗硼时间为7 h.在金相显微镜下观察渗层组织致密,齿型平坦,并测得渗层的厚度为38～42 μm;经X射线衍射分析以及扫描电镜观察表明,渗层主要由FeB相组成,在过渡区有明显的增铬现象,说明硼化物层有一定的排铬作用.利用显微硬度计测得渗后形成的硼化物层的硬度可达2000 HV0.1.沿硼化物-过渡区-基体方向,硬度值呈逐渐下降趋势.渗层的脆性较小,脆性级别为2级.ZG1Cr18Ni9奥氏体不锈钢通过含双催渗剂的渗硼剂渗硼,组织均匀且与基体结合紧密,硬度明显提高.     

含碳量对渗铝层组织和性能的影响

用不同碳含量的钢进行熔融法热浸渗铝。由于含碳量的不同，渗铝后的组织和性能也有区别。含碳量较低的钢有较快的渗速，较深的渗层，而且渗层有较高的抗氧化性能和耐腐蚀性能。     

经渗硼处理的马氏体时效钢(C-250级)的耐磨性能(英文)

马氏体时效钢(250级)多用于要求高的强度/重量比及良好韧性的场合。这种钢属于高强度钢,达到了常用工程合金所能获得的最高的强度与韧性的结合。表面处理可能是改善这种钢的耐磨性的有效途径。渗硼是使硼渗入金属或合金的表面从而形成金属硼化物的表面化学热处理工艺,既能提高工程零件的表面性能,又不影响基体性能,是一种具有良好发展前景的工艺方法。本文对马氏体时效钢(250级)进行了盐浴渗硼,获得了高硬度的表面层。这种钢经渗硼处理后,其耐磨性能比未经渗硼的有了明显的改善。     

高合金马氏体耐热钢的热变形表观激活能

采用Gleeble-3500试验机对0Cr11Ni2MoVNb、1Cr20Co6Ni2Mo1WV和403Nb高合金马氏体耐热钢进行热压缩试验,结果表明,3种钢的热变形表观激活能分别为461.6、508.1l和571.1 kJ/mol。通过同其他研究对比,发现影响钢的表观激活能的因素主要是碳含量和合金元素含量。在普碳钢以及微合金钢中,合金元素含量少,形成的碳化物少,对钢的表观激活能影响不大;对于高合金钢,一方面是由于碳化物,尤其是细小的NbC粒子对位错的钉扎作用,另一方面是由于合金元素的固溶强化作用,使得高合金钢的热变形表观激活能随钢中碳含量和合金元素含量的增加而增加。     

Kinetics of plasma paste boronized AISI 8620 steel in borax paste mixtures

In the present study, AISI 8620 steel was plasma paste boronized by using various borax paste mixtures. The plasma paste boronizing process was carried out in a dc plasma system at a temperature of 973, 1023 and 1073 K for 2, 5 and 7 h respectively in a gas mixture of 70% H₂-30% Ar under a constant pressure of 10 mbar. The properties of the boride layer were evaluated by optical microscopy, X-ray diffraction, the micro-Vickers hardness tester and the growth kinetics of the boride layers. The thickness of the boride layers varied from 14 to 91 μm depending on the boronizing time and temperature. X-ray diffraction analysis of boride layers on the surface of the steel revealed the formation of FeB and Fe₂B phases. Depending on the temperature and layer thickness, the activation energies of boron in steel were found to be 99.773 kJ/mol for 100% borax paste.     

硼砂型膏剂渗硼剂的研制

使用硼砂作为渗硼膏剂的供硼剂，对7种活化剂的活化效果进行了研究，发现活化剂的类型和自身熔点的高低对活化效果有影响，氟化物活化效果好于氯化物，熔点高的活化剂活化效果较好，几种活化剂配合使用渗速明显高于单独使用一种活化剂的渗速，利用正交试验法，确定了CaF2,MgCl2和Na3AlF6三种活化剂的最佳配比，所研制的MSG膏剂渗速快，渗层质量好，对碳钢和低合金钢均有良好的渗硼能力。     

超大热输入焊接用EH40钢的模拟熔合线组织与性能

通过实验室EH40船板钢的超大热输入焊接热模拟实验,研究焊接熔合线部位的组织与性能,分析钢中夹杂物对原奥氏体晶界及晶内组织的影响规律.结果表明:实验钢在采用800 kJ/cm(t_8/5=730 s)的焊接热输入,峰值温度为1400℃（保温30 s）的条件下,-20℃的冲击功能够达到150 J以上.其金相组织由块状的晶界铁素体（GBF）、晶内多边形铁素体（IPF）、晶内针状铁素体（IAF）组成,且IAF面积分数占50%以上,无板条贝氏体和粒状贝氏体组织.实验钢中夹杂物类型合理、密度大,有效地抑制了GBF的粗化.钢中存在的直径为5—8μm的大尺寸夹杂物,也具有IGF形核能力,甚至会形成IAF组织,表现出贫Mn区的形核机制.