45钢直流电场增强粉末法渗硼层相结构与性能

在粉末渗剂和45钢试样上施加4 A电流的直流电场,于800℃进行直流电场增强渗硼。以X射线衍射、光学显微观察和显微硬度测试等手段,分析位于电场不同位置试样渗硼层的相结构、显微组织、厚度与及显微硬度分布。结果表明:电场渗硼的渗层组织形态基本与常规渗硼的一致,以锯齿状楔入基体,但其相结构、显微硬度分布、厚度等与试样位置有关;朝正极面的渗层一般由Fe B和Fe2B两相组成,渗层较厚且较硬;朝负极面的渗层主要由Fe2B组成,随渗硼时间延长Fe B先增加,后减少至消失;渗硼时间等于及超过2 h,渗层下出现明显的过渡区;渗层厚度与保温时间关系曲线呈抛物线特征。从直流电场对渗剂化学反应、含硼活性基团在气氛中的扩散及硼在试样内扩散的影响等方面进行了分析。     

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.     

频率对交流电场增强45钢低温粉末法硼铝共渗的影响

通过一对相互平行的平板电极,对45钢试样和渗剂施加交流电场,研究电场频率对750℃以渗硼为主的粉末法硼铝共渗(以下简称硼铝共渗)的影响。以X射线衍射、光学显微观察与显微硬度测试等手段分析共渗层。结果表明:不同频率交流电场均对45钢硼铝共渗进程有显著促进作用,共渗层均由(Fe_(1-x)Al_x) B和(Fe_(1-x)Al_x)2B两相组成;电场电流恒为2 A时,电场频率从50 Hz增大至500 Hz,共渗层厚度先减小,在100 Hz时,共渗层厚度和其中的(Fe_(1-x)Al_x) B相厚度达最小,随后二者又逐渐增加;交流电场除对B、Al原子和含B、Al的活性基团在渗扩件表面的吸附有一定程度的负面作用外,对硼铝共渗过程中其他过程均为正面作用。     

交流电场增强45钢中温粉末法硼铝共渗特性

为克服传统粉末法硼铝共渗存在的处理温度高、渗速慢以及渗剂利用率低的缺点,研究以交流电场加速中碳 45 钢中温粉末法硼铝共渗。 分别采用光学显微镜、X 射线衍射仪、扫描电镜能谱仪和显微硬度计等观测共渗层厚度、组织、相结构、成分分布及硬度分布,研究电场对共渗的影响,分析硼、铝的交互作用。 研究发现:交流电场对硼铝共渗的促进程度与渗剂配比有关;当渗剂中铝粉的质量分数低于 3%时,共渗以渗硼为主,共渗层组织主要为表层含铝的锯齿状硼化物,铝促进硼化物生长,在施加交流电场时表现更为显著,当电场电流为 2 A 时,铝的促渗作用在铝粉的质量分数为 2%时达到峰值,渗层厚度约为相应不加铝粉的 3 倍,而当电场电流增至 6 A 时,渗层厚度约为相应不加铝粉的 10 倍, 增加电场电流会增加渗层次表层的硬度;当渗剂中铝粉的质量分数≥3%时,共渗以渗铝为主,渗层组织表现为渗铝特征,但渗层厚度远比相应单一渗铝的薄,交流电场的促渗作用不显著。     

铬对交流电场增强粉末法渗硼层组织和性能的影响

在低硼势粉末法渗硼剂中加入适量的铬粉,于750 ℃对45钢进行交流电场增强渗硼,研究Cr对电场增强粉末法渗硼的影响。采用光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对渗层组织、厚度、相与显微硬度进行观察和分析。试验结果表明:采用含3%硼铁的渗剂,渗硼层为典型的锯齿状硼化物,主要为Fe₂B相;当渗剂中加入微量铬粉时,最高硬度基本不变,渗层厚度增加,且在铬粉含量为0.2%时达最厚,较不加铬粉的提高约80%,之后降低;当铬粉含量高于3%后,渗层的最高硬度降低;当加入的铬粉≥5%时,渗层表层还出现多种含铬相。     

铝对45钢交流电场增强中温粉末法硼铝共渗的影响

以45钢为处理对象进行800℃交流电场增强粉末法硼铝共渗研究。利用光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对共渗层组织、厚度、相与显微硬度进行观察和分析。结果表明:随渗剂中铝粉含量由0增至5%,渗层厚度先增加后降低再增加,渗层组织由渗硼特征逐渐过渡到渗铝特征,表层相依Fe2B→Fe B→Fe3Al+Al N顺序发生变化;呈现渗硼组织特征的共渗层表层硬度约为1200~1800 HV0.05,呈现渗铝层组织特征的共渗层表层硬度约500 HV0.05;在低硼势渗剂中添加1.8%铝粉并施加2 A电流的交流电场,使渗层厚度较相应常规渗硼的增加约2倍,较相应常规硼铝共渗的增加约70%。     

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.     

以渗硼为主的交流电场增强粉末法硼铝共渗工艺优化

研究750 ℃时采用不同配比渗剂的以渗硼为主的交流电场增强粉末法硼铝共渗(ACFPBA)特性。通过观测分析渗层组织、相、厚度及沿层深的显微硬度分布,发现铝粉对交流电场增强粉末法硼铝共渗具有促渗作用,促渗效果不仅与渗剂中铝含量有关,还与硼铁含量有关。施加最佳铝粉量,对较低硼铁含量渗剂的促渗效果显著优于对较高硼铁含量的;对硼铁含量较低、在交流电场单一渗硼时获得Fe₂B单相渗层的渗剂,加入≥0.5%铝粉,所得渗层由FeB和Fe₂B双相组成,近表层硬度提高;在其他条件相同时,在含6%硼铁的渗剂中加入1%铝粉,经4 h电场增强共渗,得到约70 μm渗层且硬度曲线分布平缓,而相应单一渗硼的渗层厚度仅约26 μm。     

45钢直流电场增强粉末法硼铝共渗特性

采用不同铝粉含量(0%~1.5%)的硼铝共渗剂对45钢于750 ℃进行直流电场增强粉末法硼铝共渗,并与相应常规渗扩及直流电场增强单一渗硼对比。通过X射线衍射、光学显微镜以及显微硬度测试等方法,观察分析位于直流电场中不同位置试样渗层的相结构、显微组织及硬度分布。结果表明,直流电场对粉末法渗硼、硼铝共渗均有显著促渗作用;直流电场增强渗扩渗层的形成特性不仅与试样位置及渗扩面位向有关,还与渗剂中铝粉含量有关,渗剂中铝粉含量由0增加至1.5%,负极试样面向正极侧与中间试样面向正极侧的渗层厚度先增加后降低,中间试样面向负极侧渗层厚度先缓慢增加然后大幅度增加,正极试样面向负极侧渗层厚度先增后降再增加。铝粉含量为0时,正极试样面向负极侧和中间试样面向负极侧渗层均为“锯齿状”单相Fe₂B,负极试样面向正极侧和中间试样面向正极侧由“锯齿状”FeB+Fe₂B构成。铝含量为0.3%时,各渗层均由双相“锯齿状”(Fe,Al)B和(Fe,Al)₂B构成; 渗层呈“锯齿状”特征时,硬度峰值在1400~1900 HV0.025。当铝粉含量≥0.5%时,由负极向正极,渗层“锯齿状”特征逐渐消失,各试样渗层表层逐步出现KAlF₄、AlF₃及Fe₃Si等相,渗层硬度显著降低,硬度峰值为450~1400 HV0.025。     

纯镍渗硼硅处理工艺及组织性能研究

采用粒状渗剂分别在渗硼硅温度为850、900、950℃,保温时间为2、8 h的工艺参数下对纯镍表面进行固体渗硼硅处理。用光学显微镜(OM)对渗层横断面进行了显微组织观察,用显微硬度计测试渗层的硬度分布,用M200型磨损试验机研究未渗硼硅和渗硼硅纯镍的耐磨性,采用循环氧化试验研究未渗硼硅和渗硼硅纯镍的抗高温氧化性。结果表明,纯镍渗硼硅后,渗层为硅化物层和硼化物层,且硅化物和硼化物的显微硬度都大于基体硬度,渗层厚度随着渗硼硅时间和温度的增加而增加,其范围约为36~237?m,用X射线衍射仪(XRD)分析出渗层为硼化物层(Ni2B)和硅化物层(Ni3Si、Ni5Si2和Ni2Si)。磨损试验结果表明渗硼硅后试样的耐磨性得到提高。抗高温氧化试验结果显示未渗硼硅纯镍试样抗高温氧化性优于渗硼硅后纯镍试样。     

直流电场增强粉末渗硼特性研究

将20钢和45钢试样置于渗罐中平行的板状正负电极上及靠近和远离电极的部位,并施加一直流电场,以研究800℃时直流电场在粉末渗硼中的作用。试验结果表明,直流电场对渗罐内不同位置试样及同一试样的不同部位的渗硼作用不同,远离电极的试样渗硼速度比常规渗硼的还要低;从正极到负极,直流电场的促渗作用逐渐增强,直流电场促进试样渗硼的作用主要表现于面向正极的试样面。这种结果是由直流电场对渗硼过程中渗剂的化学反应、含硼活性基团及硼的扩散的影响所决定的。     

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。     

4Cr5MoVISi钢B—S复合渗最佳工艺研究

对4Cr5MoVISi钢B-S复合渗的最佳工艺进行了探讨,对复合渗的渗层组织和结构进行金相、x射线及离子探针分析,结果表明,经B-S复合渗样品表面在获得高硬度渗硼层基础上覆盖一层较薄的渗硫层,使其耐磨性进一步提高。     

等离子多元渗硼及渗层组织性能的研究

用高能等离子束在常压下快速挪描涂敷多元渗硼膏剂的４５钢管内表面,可实现多元渗硼及自激淬火,获得多元渗硼复合硬化层。用电子探针和透射电对硬化层的成分和组织结构进行了分析。结果表明,渗剂中所含硼、硅、３种元素以不同深化度渗入了材料内部,硬化层为隐针马多体及硼硅化合物。检测结果表明,硬化层具有较高的硬度及鸽蝗硬度制度,耐生和耐蚀性有明显提高。     

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。     

Influence of Direct Current Field on Powder-pack Nitrocarburizing

少了渗箱内壁与以45钢和20CrMnMo钢为例进行了直流电场下的固体软氮化. 软氮化试样为直流电场负 极, 电场正极为板状, 平行于试样的欲软氮化面放置. 实验结果表明: 直流电场加速软氮化过程, 改善渗层硬度梯度分布; 直流电场的加热作用加速渗剂的化学反应, 提高N、C原子在试样中的扩 散速度; 与常规加热固体软氮化工艺相比, 效率提高. 分析认为: 直流电场使含N、C活性基团向 负极试样快速定向扩散, 使得负极试样周围N、C浓度较常规粉末渗中的单纯热扩散提高, 相对减 样品非工作面对N、C原子的吸收; 直流电场的物理作用强化渗剂间的化学反应, 从而增加活性N、C原子或含N、C活性基团的产率与活性.     

热处理对65Mn钢表面渗硼层组织和性能的影响

研究淬火-中温回火和等温淬火两种热处理工艺对65Mn钢表面渗硼层组织和性能的影响。结果表明:经该工艺热处理后,65Mn钢表面渗硼试样呈现出典型的表硬芯韧组织特征,其表面为高硬抗磨的硼化物,芯部为强韧的回火屈氏体或下贝氏体;同时,渗硼层物相由以FeB相为主转变为以Fe2B相为主,虽硬度、耐磨性有所下降但其脆性降低了1～2个等级;此外,等温淬火处理在降低热处理应力、保持表面硬度及耐磨性和改善芯部强韧性等方面均好于淬火-中温回火处理。     

盐浴共晶化渗硼工艺研究

通过盐浴共晶化渗硼原理对钢表面渗硼工艺进行优化,用金相显微镜、显微硬度仪对渗硼后组织及硬度进行观察和分析。结果表明,采用盐浴共晶化法渗硼可在较短的时间在钢表面形成较厚的Fe2B、γ-Fe共晶组织渗层。该工艺适合对中小型工件进行整体表面强化处理。     

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.     

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。