稀土对固体渗硼剂渗硼扩散激活能的影响

文章介绍一种新型固体渗硼剂，采用固体粉末法对T8钢进行渗硼试验，并分析了稀土元素对该固体渗硼剂渗硼扩散激活能的影响。结果表明，稀土能增大硼的扩散系数，降低硼的扩散激活能，具有显著的活化催渗作用。     

H13钢低温固体渗硼及其热熔损性能的研究

采用低温固体粉末渗硼法对H13钢基体表面进行稀土催渗下的渗硼试验。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析渗硼层的组织形貌和物相组成,并对未渗硼和低温渗硼试样的热熔损性能进行了对比研究。结果表明:H13钢经580℃粉末渗硼10 h后,其表面形成了一层连续致密的硼化物层,厚度约10μm,硬度约19 GPa。渗硼层主要由FeB和Fe2B两相组成。稀土元素的渗入,可以降低活性硼原子在基体中的扩散激活能,从而显著加快其在基体表层中的扩散速率。由于渗硼层隔绝了铝合金熔液和基体直接接触,渗硼试样的抗热熔损性能大幅提高。     

固体渗硼时硼砂型渗剂中活性硼原子输运方式研究

设计了3种不同的装罐方法，通过改变试样与渗剂的接触方式，对固体渗硼时渗剂中活性硼原子输运到试样表面的方式进行了研究。结果表明，固体渗硼时，渗剂中有BF2和BF3气体生成，活性硼原子通过BF2在试样表面的吸附和分解以及在渗剂中的直接扩散这样两种方式输运至试样表面．其中活性硼原子在渗剂中的直接扩散是主要输运方式。BF2在渗硼中的主要作用是充当了还原剂的作用，通过它和BF3间的循环反应，将硼砂中的氧化硼源源不断地还原成活性硼原子，同时它在渗剂中的吸附和分解也加快了渗剂中活性硼原子的生成速度。     

交流电场增强45钢中低温粉末法渗硼特性

通过在粉末法渗硼过程中施加交流电场,对45钢进行中低温粉末法渗硼,研究交流电场增强中低温粉末法渗硼特性.结果表明,位于交流电场平行电极间不同位置处试样渗硼效果一致.施加适当的交流电场,可显著增加中低温(450~800℃)下的渗硼速度,硼化物层厚度与渗硼温度呈线性关系.交流电场增强渗硼渗层的形貌与常规渗硼的相似,呈锯齿状垂直楔入基体,其厚度与渗硼时间关系曲线呈抛物线型.采用交流电场易于获得单一Fe2B相渗层.在800℃渗硼时,交流电场增强渗硼的硼化物层厚度随电场电流增加而增加.交流电场的促渗作用是电场强化试样内的扩散、渗剂中的反应与扩散及提高渗罐内的实际温度等的综合结果.     

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。     

低温固体渗硼的渗层形貌与元素的再分布

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、相组成和元素的再分布特征。结果表明，低温固体渗硼的硼化层是由ＦｅＢ、Ｆｅ２Ｂ、Ｆｅ３（Ｃ，Ｂ）、Ｆｅ３（Ｓｉ，Ｂ）等相组成。硼化层的前沿无过渡区，ＦｅＢ和Ｆｅ２Ｂ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Ｆｅ３（Ｃ，Ｂ）和Ｆｅ３（Ｓｉ，Ｂ）等形式的含碳和硅的硼化物。     

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。     

TC4钛合金低温固体稀土-硼共渗

研究了TC4钛合金在950℃低温(β转变温度以下)下进行固体稀土-硼共渗的渗层形貌、物相组成、组织性能及基体相变。结果表明,低温稀土-硼共渗,可使TC4钛合金表面获得实用的渗硼硬化层,由TiB2和TiB双相化合物组成。同1050℃高温稀土-硼共渗相比,低温渗硼层致密均匀无孔洞,而且硬度梯度和脆性得到进一步改善。低温渗硼后TC4基体为等轴组织,性能良好,能有效地防止高温(β转变温度以上)时β相形成粗晶。低温渗硼有效地改善渗层的性能,减小工件畸变。     

H13钢两段固体渗硼动力学及其高温耐磨损性能的研究

将高能喷丸预处理与固体渗硼相结合,对H13钢进行了两段固体渗硼处理。采用SEM观察试样渗硼层微观形貌,利用XRD对渗硼后的试样进行物相分析,并对未渗硼和两段固体渗硼的试样进行高温摩擦磨损试验。结果表明,高能喷丸使试样表层获得了纳米级晶粒,抛光态试样和高能喷丸预处理试样两段固体渗硼后均得到Fe_2B单相渗硼层;相比于抛光态试样,高能喷丸预处理试样两段固体渗硼层的厚度增加约30%,表层硬度提高约100 HV0.1,扩散激活能降低了33 kJ/mol。与未渗硼试样相比,抛光态试样和高能喷丸预处理试样两段固体渗硼后高温磨损率分别降低了25%和41%,渗硼层在高温下高的硬度以及良好的抗氧化性能,显著地提高了H13钢的高温耐磨损性能。     

渗硼对灰铸铁耐磨性的影响

采用商用LSB-Ⅱ型固体粉末渗硼剂对可用作可淬硬凸轮轴的合金灰铸铁进行渗硼处理。渗硼温度分别为850℃、900℃和950℃,保温时间分别为2、4、6和8h。采用Olympus光学显微镜和X射线衍射分析渗硼层厚度和渗层组织。用M200型块环式磨损试验机（淬火加低温回火GCr15钢圆环作为对磨副）研究渗硼和未渗硼（但是进行了淬火和低温回火）合金灰铸铁试样的耐磨性并用S-450型电子探针观察磨损形貌。结果表明,渗硼合金灰铸铁比淬火加低温回火合金灰铸铁的耐磨性更高。