钢在石墨流态床中直接膏剂渗硼研究

研究了20、45、T10,GCr15和Cr12钢在石墨流态床中不装箱保护直接膏剂渗硼的工艺。通过正交试验获得了最佳膏剂配方和工艺参数,探讨了石黑流态床渗硼机理。研究发现,无论是高碳钢还是高碳合金钢均可获得具有良好齿形的单相Fe_2B组织;钢中碳含量对Fe_2B(002)晶面择优取向影响不大,而铬含量增加则降低Fe_2B(002)晶面的择优取向。     

45钢(α γ)双相区温度盐浴稀土硼共渗的研究

选择合适的介质成分,45钢盐浴及电解渗硼均可得到单相的Fe_2B渗层。本文通过对700—900℃各温度渗硼结果的综合比较发现:45钢(α r)两相区温度是低温渗硼的最佳温度。实验发现,介质中加入一定量的稀土,可显著地增加各工艺相同温度下的渗层厚度,在一定程度上弥补了低温时由于原子扩散能力较低而造成的渗层厚度的损失,使低温渗硼工艺更加可行。同时也发现,稀土可渗入到Fe_2B中,并且由于稀土的渗入,使渗层组织得到改善,韧性、耐蚀性及耐磨性得到提高。 应用扫描电子显微镜、电子探针、电子能谱、正电子湮没、x射线衍射、显微硬度计等设备,对渗硼后钢表面的缺陷、成分、相的分布进行了全面的考察和测定。在此基础上对稀土的促渗、改善组织、提高性能的机理,进行了初步的探讨。     

低温固体渗硼的渗层形貌与组织特征

利用x射线衍射仪、电子探针研究了低温固体渗硼的渗层形貌、相组成和元素再分布特征。结果表明,低温固体渗硼的硼化层是由FeB,Fe_2B,Fe_3(C,B),Fe_3(Si,B)等相组成;硼化层的前沿无过渡区,FeB和Fe_2B生长过程中排挤出来的碳和硅没有发生远程扩散,而是就近形成Fe_3(C,B)和Fe_3(Si,B)等形式的含碳和硅的硼化物。     

获得单—Fe_2B相的固体渗硼工艺研究

本文探索了通过调整硼势、活化钢铁表面的新的固体渗硼工艺。采用这种工艺能够获得较好的单相 Fe_2B 渗层,使渗硼应用范围扩大,而且渗硼剂中的供硼剂(碳化硼或硼铁)用量比例显著减少,提高了固体渗硼的经济效益。     

脱硼层的物相分析及形成机理

在固-气循环法渗硼工艺试验中,发现在随炉冷却后的试样表层,形成了一层硬度很低、含硼量远低于Fe_2B的非硼化物。经过金相、电子探针、透射电子显微分折表明,该层是由铁素体组成的脱硼层。随炉冷却过程中,由于空气侵入炉中,造成Fe_2B氧化脱硼导致脱硼层的出现。实验分折揭示出,脱硼自晶界处开始,并在脱硼层中观察到了Fe_2B残留颗粒。渗后淬火或正火可以避免脱硼层的出现。     

渗硼共晶化的研究

本文根据光学金相、扫描电镜、x—射线衍射、电子探针等分析发现,渗硼共晶化组织有两类共晶:(r Fe_2B)及[r Fe_3(C、B)]。渗硼共晶化处理后,工业纯铁及低碳铜生成r Fe_2B共晶,组织呈骨骼状;高碳铜生成[r Fe_3(C、B)]共晶,其中包有少量Fe_2B,组织呈菊花状;中碳铜是骨骼状与菊花状两种共晶的混合。耐磨性试验后证明:含Fe_2B共晶层的耐磨性侊于含Fe_3(C、B)共晶层;A_3钢的渗硼共晶层淬火后,在0.52m/s～1.843m/s摩擦速度范围内,其耐磨性优于硼化层Fe_2B。本文分别探讨了渗硼共晶层形成及磨损机理。     

稀土元素对渗硼动力学的影响

采用固体渗硼法对45钢和T12钢在1053～1213K分别进行单一渗硼和添加Nd2O3稀土渗硼。分析了稀土元素对渗硼动力学的影响。结果表明:稀土元素的加入有助于渗硼层中Fe2B相的形成,提高渗层中Fe2B相所占比例,改善渗层组织和性能。同时,加入稀土能够使硼的扩散系数增大,使扩散激活能降低,45钢中硼的激活能由184kJ/mol降到122kJ/mol,T12中硼的激活能由261kJ/mol降到155kJ/mol,分别降低了34%和41%,显著提高了渗硼速率。根据所得数据建立了45钢在添加w(Nd2O3)=5%稀土渗硼时的渗硼层等厚线图。     

碳钢膏剂渗硼后的热处理工艺及性能研究

利用正交试验法,获得了较佳的碳钢膏剂渗硼工艺及渗剂配方,分别研究了45钢及TIO钢膏剂渗硼后不同的热处理工艺对渗硼层及基体组织和性能的影响。实验结果表明：45钢在渗硼后渗层显微硬度均在1130HV以上,厚度皆在110μm以上;T10钢渗硼后的渗层厚度均在60μm以上,渗层的显微硬度均在1360HV以上;热处理对渗硼层的硬度及厚度没有影响,但对基体组织及性能有明显影响;渗硼后采用淬火及低温回火工艺,可使基体获得回火马氏体组织,从而提高了基体的硬度,减小了基体与渗硼层的硬度差,也提高了基体对渗硼层的支撑作用。     

碳钢膏剂渗硼后的热处理工艺及性能研究

利用正交试验法,获得了较佳的碳钢膏剂渗硼工艺及渗剂配方,分别研究了45钢及T10钢膏剂渗硼后不同的热处理工艺对渗硼层及基体组织和性能的影响。实验结果表明:45钢在渗硼后渗层显微硬度均在1 130 HV以上,厚度皆在110μm以上;T10钢渗硼后的渗层厚度均在60μm以上,渗层的显微硬度均在1 360 HV以上;热处理对渗硼层的硬度及厚度没有影响,但对基体组织及性能有明显影响;渗硼后采用淬火及低温回火工艺,可使基体获得回火马氏体组织,从而提高了基体的硬度,减小了基体与渗硼层的硬度差,也提高了基体对渗硼层的支撑作用。     

渗硼层脆性及剥落探讨

渗硼层较大的脆性和剥落,是使渗硼工艺迄今不能普遍应用的重要原因。本文用声发射技术结合抗弯试验、金相及宏观分析,对双相(FeB+Fe_2B)渗硼层的脆性和剥落及渗硼对抗弯强度的影响,进行了研究。实验表明,用声发射技术结合抗弯试验,是研究渗硼层脆性的好方法。声发射计数率的高低与裂纹数量和扩展情况有关,渗硼层的大量剥落,使声发射计数率降低。剥落主要是由平行表面裂纹造成的。双相渗硼层的脆性很大,均在大大低于心部材料弹性极限以下的应力下产生裂纹,而且其脆性因渗硼配方,温度,冷速和热处理工艺不同而别。渗硼使 Cr12钢断裂强度降低二倍以上,使低温回火的中碳钢断裂强度降低近一倍左右,但对高温回火的中碳钢无明显影响。     

膏剂法硼铝共渗

本文介绍了在850～1000℃温度范围内进行膏剂法硼铝共渗的试验结果。硼铝共渗层具有针状组织,有很高的硬度(HV_(0.1)1500～2250)与单一渗硼层相比具有更高的     

稀土硼铝共渗在铝压铸模芯上的应用

采用膏剂法对３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢制铝压铸模芯进行了稀土硼铝共渗应用的研究，并考察了共渗层的组织形态及相组成，研究结果表明，经稀土硼铝共渗的模芯使用寿命提高２～３倍。     

渗硼层形成机理的探讨

渗硼层的形成机理,一直是渗硼研究的重要课题。本文主要采用X射线法对用气体法在工业纯铁上形成渗硼层的过程进行了研究。结果表明,在渗硼时,依次形成硼的固溶体。Fe_2B、FeB。即渗硼层形成过程完全符合相图和相律。     

表面渗硼处理对提高轧辊耐磨性能的影响

轧辊表面渗硼处理可以改善其耐磨性.渗硼是一种简单、有效的表面强化方法,但是单一的渗硼处理所获得的渗层脆性大,渗硼速度慢.在渗硼过程中加入一定量的稀土元素,不仅可以提高渗速,还可以降低渗层脆性.虽然稀土渗硼与单一渗硼层均为Fe2B和FeB两相组成的“网状”组织,但稀土渗硼层中最表面层有少量的含稀土相,可降低渗层表面的脆性,防止开裂和剥落.     

固一气法渗硼及硼化层生长动力学分析

本文研究了一种新的渗硼方法——固一气渗硼法。在固体渗硼的基础上,通过活化剂的泛选和正交试验,研制出了适用于此渗硼法的颗粒渗硼剂。用此渗剂对45钢进行900℃、4小时固一气渗硼处理后,可在其表面形成96μm左右的硼化层(单相Fe_2B)。本文还对固一气渗硼过程的有关化学反应进行了热力学分析。根据硼化层厚度的“等效面积”的模型,分析了硼化层生长的动力学问题,导出了单相硼化层形成时Fick第二定律的分析解及硼化层生长的动力学因子所满足的方程。     

覆层的耐液态锌腐蚀性能研究

采用膏剂法硼钒共渗，通过正交实验，经金相分析及显微硬度测试，确定最佳膏剂配方和最佳共渗工艺，得到连续致密，与基体结合较为紧密的渗层组织．所获覆层与液态锌不润蚀，静态腐蚀实验结果表明，该覆层具有优良的耐液态锌腐蚀性能．     

膏剂渗硼不装箱法的工艺研究与分析

对采用防氧化涂料的膏剂局部渗硼法的膏剂配方和渗硼工艺进行了试验,并分析了影响因素;在５ＣｒＭｎＭｏ热锻模上进行了生产应用试验;试验结果表明,不装箱膏剂渗硼可使５ＣｒＭｎＭｏ热锻模的使用寿命提高一倍以上．     

简讯

“盐浴法稀土—硼多元共渗”科研成果通过省级技术鉴定 由机械二系孙轩华等老师研究的“盐浴法稀土—硼多元共渗”新技术,在辽宁省科学技术委员会主持下,于一九八六年四月二十二日通过了技术鉴定。 该项新技术是利用我国丰产资源稀土和硼做主渗剂,用多元共渗对钢铁材料表面进行覆层处理。充分发挥稀土对钢铁材料的强化作用,并消除现行渗硼具有脆性的弱点,获得Fe_2B渗层相结构,以达到钢铁材料及其表面的强化。     

稀土对工业纯铁硼铝共渗动力学的影响

采用膏剂法对工业纯铁进行稀土硼铝共渗和硼铝共渗,分析了渗层的相组成及其生长情况。结果表明：稀土对硼化物形成的两个阶段,即随机成核、等轴长大阶段和择优取向长大阶段均产生影响,并给出了渗层生长的动力学表达式。     

高频感应加热硼铝共渗

利用高频感应加热进行膏剂硼铝共渗，分析了渗剂中硼，铝含量对共渗层组织结构的影响，测定了渗层硬度及耐稀硫酸腐蚀的能力。结果表明，通过调整渗剂成分可以获得高硬度高耐蚀的硼铝共渗层。