渗硼时间对45钢固体粉末渗硼渗层组织与性能的影响

以45钢为基材对其表面进行固体粉末渗硼,探讨渗层生长行为及渗硼时间与渗层组织及性能的关系.结果表明,渗硼层由硼化物Fe2B构成,硼化物以长短不齐的方式垂直楔入基体形成连续针齿状层,与基体牢固结合.随渗硼时间延长,渗层厚度先快速增大后缓慢增加.渗层生长动力学符合抛物线规律.渗层显微硬度随渗层深度增加,先开始有所增加,后出现明显降低,最后缓慢降低.延长渗硼时间,渗硼深度增加,且显微硬度和耐磨性均能增加.     

固体渗硼的发展概况

1前言自Moisan发表第一篇钢铁的气体渗硼论文以来，渗硼工艺已有百余年历史，在以后的半个世纪中先后研究了气体、液体和固体法等多种渗础工艺。液体渗硼由于所用增损使用寿命短、工件表面粘盐不易清理及质量较难控制等问题，应用较少。气体渗硼和离子渗硼则因采用的BCI。、BZH。介质，有价格高、剧毒、易爆等问题，也未能用于生产。从60年代开始，人们又开始重视固体渗棚，研究内容侧重于寻找质量稳定、渗棚温度低、时间短、价格便宜的固体渗硼剂和渗硼工艺。前西德布莱梅硬化技术研究所，首先采用氟硼酸钾作为活化剂，将渗硼温度降低到…     

固体气相渗硼工艺及设备

渗硼可在气体、液体及固体的供硼介质中进行。气体渗硼的优点是温度低、渗速快、工件变形小,但由于气氛有毒或易爆及价格昂贵,在实际应用中行不通。正如西德不莱梅硬化技术研究所所长泰基博士所断言:气体渗硼要用     

稀土元素对45钢固体渗硼的催渗作用

对45钢进行了单元渗硼与硼稀土共渗,观察了渗硼层的组织、厚度,测试了各渗硼样品显微硬度、耐磨性和耐蚀性等性能.结果表明,加入稀土元素以后,渗硼层基本为单相的Fe2B,硼针变长,取向明显.在950 ℃×5 h渗硼条件下,稀土氧化物质量分数在8%～9%时,渗层厚度最大.质量分数为9%稀土-硼共渗可以提高硼原子的渗入深度约1.5倍.与单元渗硼样品相比,硼稀土共渗样品具有较高的硬度、耐磨性能和耐酸、碱、盐腐蚀性能.     

尿素对固体渗硼作用的研究

研究了尿素对固体渗硼的作用。结果表明，固体渗硼时加适量尿素可显著提高渗硼速度，对于２０、４５钢可提高渗速一倍以上，对于Ｔ８、ＧＣｒ１５和Ｃｒ１２钢也分别提高渗速８０％、７７％和６９％；加尿素渗硼得到的共渗层具有良好的耐蚀和抗高温氧化性能，而显微硬度和耐磨性并不降低；加尿素的固体渗硼实际上是以渗硼为主的硼氮碳共渗。     

固体渗硼中活性剂的选择

本文对固体渗硼中活性剂的选择作了系统的对比试验，认为不同的供硼剂对活性剂具有选择性，对某些供硼剂，两种或两种以上的活性剂以一定比例混合使用会起到比单个活性剂更垢催渗效果，硼砂来源广，价值便宜，作为供硼剂，可大幅度降低渗硼成本。     

我国对固体渗硼的研究

自Moisan．发表第一篇钢铁的气体渗硼论文以来．渗硼工艺已有百余年历史，在以后半个世纪先后研究了气体、液体和固体法多种渗硼工艺，但因处理温度高、渗层薄、不均匀、疏松重、没有实用价值等原因，而来引起人们重视，很少被应用。50年代，     

复合渗硼的现状及展望

综述了近年来复合渗硼工艺的现状，论述了在不同温度下复合渗硼的组织结构及性能，介绍了等离子复合渗硼和激光复合渗硼，对中温复合渗硼进行了分析，重点介绍了低温渗硼。     

15MnV钢预加涂层粉末渗硼的研究

探讨了１５ＭｎＶ钢预加涂层强化剂固体粉末渗硼工艺。试验结果表明，预先加涂剂于１５ＭｎＶ钢表面可明显强化渗硼过程，渗硼层致密均匀，连续性好，渗硼层的耐磨、耐蚀性能有明显提高。     

微波场下渗硼介质的温度特性研究

利用渗硼介质吸收微波的特性可实现钢铁表面渗硼层的制备，渗硼介质与微波作用产生的温度特性是影响渗硼层形成最主要的因素。用热电偶精确测定微波场下渗硼介质的温度，采用MATLAB对实验数据进行了曲面插值拟合和分析，结果表明：微波功率（900-3600W）和渗硼剂质量（40-160g）对升温速率和稳定温度有较大影响，且当微波功率为1800W和2700W时，加热温升曲线符合Boltzmann方程；加热过程可以分为开始升温阶段、升温阶段和温度稳定三个阶段。     

钛及钛合金渗硼技术的发展

介绍了近年来研发的提高钛及钛合金表面硬度和耐磨性的渗硼方法,包括气体渗硼、液体渗硼、固体渗硼、膏剂渗硼和等离子渗硼等。讨论了上述渗硼方法所获得的渗层的显微结构和性能及其应用范围。比较了各种渗硼方法的特点。展望了钛合金渗硼技术的发展和应用前景。     

The Study on Plasma Boriding of H13 Steel at Low Temperature Assisted by Surface Nanocrystallization Technology

Plasma boriding treatment was carried out at low temperature for the hot work die steel H13 assisted by surface nanocrystallization technology in this paper.At the same time,the thermal fatigue property of it was investigated through thermal fatigue testing with 3000 continuous cycles from room temperature to 700℃.The changes of structure and grain size in surface layer were characterized by high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM).After plasma boriding at 580℃ for 4 h,the phase composition,morphology and in-situ nanomechanical property of boride layer were investigated by X-ray diffraction spectroscopy(XRD),scanning electron microscope(SEM),nanoindentation test,respectively.The results show that the boride layer with about thickness of 5μm is composed with two phases of Fe2B and FeB.The nanohardness of boride layer is as high as 21 GPa.Furthermore,thermal fatigue testing shows that the boride layer with excellent oxidation resistance and mechanical strength at elevated temperatures could effectively delay the crack initiation and impede the crack propagation.Therefore,the thermal fatigue property of H13 can be remarkably improved.     

硼砂型固体渗硼剂的应用

探讨了石墨粉加入大量对硼砂型固体渗硼剂结块的影响。结果表明，石墨粉加入量与渗剂中其它成分有关，但不能低于１５％。所研制的渗剂渗后不结块，工件表面清洁，能获得单一的Ｆｅ２Ｂ相渗层。工件淬火后渗硼层不开裂、不脱落，有优良的抗高应力磨粒磨损性能。用本渗剂处理的耐火砖模具，使用寿命可提高２￣３倍。     

大型薄壁箱形体的结构优化

将复杂的箱形结构简化为空间板系组合结构 ,使结构有限元分析和优化准则法有效地结合 ,开发了用于箱形结构优化设计的程序 ,实现了箱形结构尺寸的合理确定。通过对某水压机的箱形横梁进行的优化设计表明 ,利用该程序对箱形结构进行优化设计是可行的。     

自蔓延高温渗硼共晶化机理及渗层组织研究

分析了45钢自蔓延高温渗硼共晶化渗层的组织形态及相结构,探讨了渗层形成机理。结果表明,自蔓延高温渗硼共晶化可在工件表面形成共晶组织渗层,渗层与基体呈冶金结合;渗层与基体结合处,硼含量陡降,不存在明显的过渡区。     

电镀镍及扩散预处理提高渗硼层韧性

渗硼层高温硬度高,抗氧化性能好,但脆性大,提高渗硼层韧性是扩展实际工程应用的关键。文中在45CrNiMoV钢基体上采用电镀镍+高温扩散预处理,在表层形成γ-(Fe,Ni)层后,再用固体渗硼法制备出含镍渗硼层,并与直接渗硼层进行对比。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和显微压痕法对镀镍渗硼层的截面形貌,组织结构及硬度分布和断裂韧性进行了研究。结果表明:电镀镍+扩散预处理能显著提高渗硼层的断裂韧性,淬火+低温回火热处理几乎不影响镀镍渗硼层断裂韧性,而对直接渗硼层则有显著降低。镀镍渗硼层中的γ-(Fe,Ni)相能有效缓解冲击载荷,提高渗层断裂韧性。     

真空离子液-气相渗硼的研究

介绍了用自制的无毒无腐蚀的有机渗硼剂——硼酸三甲酯对排气阀热嵌模进行真空离子液-气相渗硼，经检测，整个化合物层和扩散层中含有B和Fe2B，并呈高度弥散分布状态，起到了抗重载热冲击、抗热磨损、抗反复低周循环热疲劳的良好作用，能大大提高热镦模的使用寿命。