渗硼层表面脆性测量方法探讨

研究了显微硬度压痕法结合声发射技术在渗硼层表面进行脆性检测的可行性。结果表明，渗硼层表面测量的声发射能量累积计数值Ｅｎ与显微硬度压痕负荷Ｐ之间基本保持线性关系，可以用Ｅｎ－Ｐ直线方程的斜率Ｋ值定量表征渗硼层的脆性。渗硼层表面疏松较重，则给这种脆性检测方法带来一定影响。     

纯钛的熔盐渗硼

采用熔盐法(Na_2B_4O_7)对钛(TA2)表面进行渗硼实验。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度测试等分析手段,研究TA2渗硼后的物相组成、组织形貌、显微硬度。结果表明:渗层由外表层的TiB——2和内表层晶须状的TiB组成。XRD分析表明,渗硼后钛试样表面生成硼钛化合物,随保温时间的延长,TiB峰位变强。EDS分析得出,B原子扩散后,被基体钛吸附,形成过渡层,导致过渡层中的Ti含量减少,而B含量明显升高。渗硼层显微硬度由外层至内层逐渐减小,变化范围约为23000MPa～7500MPa,高于TA2基体的硬度。     

稀土对H13钢固体渗硼层高温摩擦磨损性能的影响

研究了稀土氯化物CeCl3添加量对H13钢固体渗硼层截面形貌、显微硬度、表面粗糙度以及相组成的影响,以及稀土催渗辅助渗硼H13钢的高温摩擦磨损性能。结果表明:添加2.5%和5%的稀土显著提高渗硼层厚度、显微硬度与致密性,但是表面粗糙度略有提高;10%稀土渗硼试样的渗层最厚,但是其显微硬度、致密性明显下降,表面粗糙度提高;稀土辅助渗硼层中除Fe2B相外还出现了(Fe,Cr)2B相;与不加稀土渗硼试样相比,5%稀土渗硼试样的渗层磨穿时间约增加一倍,磨损率降低21%;5%稀土渗硼试样磨损率比未渗硼H13钢降低了61%,并且也低于10%稀土渗硼试样。因此,加入5%稀土催渗辅助渗硼H13钢的高温耐磨损性能较优。     

PIII技术制备c-BN硬化层

采用一种新型的等离子体浸没式离子注入技术(PIII)在渗硼后的50Mn钢试样上制备出了厚度为0.15~0.2mm的立方氮化硼(c-BN)表面硬化层。经X光电子能谱(XPS)和X光衍射分析(XRD),发现硬化层中的组织有立方氮化硼(c-BN)、六方氮化硼(h-BN)、B2O3、FeB和Fe2B。在表层60nm的深度范围内,c-BN的含量较高。采用球盘式无润滑滑动摩擦试验和维氏显微硬度试验分别对渗硼+PIII复合处理以及单独渗硼的50Mn钢试样的性能进行了对比试验。结果表明,与单独渗硼的试样相比,渗硼+PIII复合处理的试样具有高得多的硬度(高达Hv0.1N44GPa)和耐磨性。该项技术在电缆压模上进行了应用试验,获得了较好的应用效果。     

9P-150型膨化机膨化头用12Ni马氏体时效钢渗硼硬度及耐腐蚀性研究

为了改善9P-150型膨化机膨化头的表面耐磨性和耐蚀性,以12Ni马氏体时效钢作为基体,利用固体渗硼和渗后热处理对其表面进行处理,并采用金相、XRD、显微硬度、拉伸、耐蚀性能等方法研究了渗硼及渗硼后热处理对12Ni马氏体时效钢渗硼层组织和性能的影响.结果 表明:渗硼后热处理未改变渗硼层的微观组织(依然为板条马氏体),但...     

氩弧重熔对20G钢渗硼层组织结构和耐磨性能的影响

为了降低渗硼层的脆性,提高其耐磨性,对20G钢渗硼层进行了氩弧重熔处理,研究了渗硼层重熔前后的形貌、相结构、显微硬度及耐磨性。结果表明：渗硼层由FeB和Fe2B两相组成,经氩弧重熔处理后FeB相消除,氩弧重熔渗硼层由Fe23（C,B）6和Fe2B相组成,包括氩弧重熔区和过渡区;氩弧重熔处理使渗硼层表层微观硬度降低,且使...     

常压等离子束扫描表面多元共渗研究

用高参等离子束在常压下快速扫描涂敷合金渗剂的４５＾＃钢管内表面,可实现多元共渗及自激冷淬火,获得多元共渗及淬火硬化层。用电子探针和透射电镜对硬化层的成分和组织结构进行分析,结果表明,渗剂中所含硼、硅、铈三种元素以不同深度渗入材料内部,硬层为隐针马氏体及硼硅化合物。经检测,硬化层具有较高的硬度及合理的硬度梯度,具有优异的耐磨性及良好的耐蚀性。     

L415/IN825复合板焊接接头渗硼处理工艺及渗层的组织与性能

目前对双金属复合板焊接接头的渗硼处理鲜有研究报道。为了提高双金属复合板焊接接头的耐蚀和耐磨性能,对其表面进行渗硼处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度计分别对L415/IN825复合板复层焊接接头渗层的微观组织、物相组成及显微硬度进行了分析,并研究了复合板焊接接头及其渗层电化学腐蚀性能。结果表明:复合板焊接接头复层渗层分为硼化物层(Ni_2B、Cr_5B_3、Cr_2B和CrB)和硅化物层(Ni_2Si、Cr_3Ni_2Si和Cr_(13)Ni_5Si_2),全渗层的厚度随着加热温度和保温时间的增加而增加;不同区域渗层表面的显微硬度值均高于基体;复合板焊接接头基体耐蚀性能优于焊接接头表面渗层。     

激光重熔处理对渗硼层脆性的影响

利用两种工艺方案对渗硼层进行了激光重熔处理，并通过声发射技术对表层脆性进行了定量测试。结果表明，激光重熔处理在不同程度上降低了渗硼层的脆性，相对脆性最大降低了71．3％。通过改变渗硼层的形貌和组织结构，消除FeB和渗层内的缺陷，改善界面结合强度和适当降低表层硬度从而使硼原子得到重新分布等方式均能降低表层脆性。     

硼对高铬铸铁铸渗层组织和性能的影响

本工作利用自熔铸渗技术在ZG45钢表面复合不同硼含量的高铬铸铁铸渗层,研究了硼对高铬铸铁铸渗层组织和性能的影响.利用相图计算软件Thermo-Calc计算分析了不同硼含量下铸渗层的凝固过程,并采用SEM-EDS、XRD和显微硬度仪对不同成分铸渗层的微观组织和硬度进行分析.结果表明:铸渗层与ZG45钢基体达到冶金结合,在结合界面处未观察到微孔洞、微裂纹等缺陷,获得了厚度为10～12 mm的铸渗层.不含硼的铸渗层组织由α-Fe和α-Fe+M7 C3共晶组织组成.加入微量的硼元素后,铸渗层组织主要由α-Fe与α-Fe+M7 C3+M2 B共晶组织组成,与相图计算结果基本吻合.随着硼含量的增加,共晶组织逐渐细化,M7 C3碳化物含量减少,M2 B型硼化物增多,铸渗层硬度逐渐增加.当硼含量为0.72％(质量分数)时,铸渗层硬度最高达到1190HV.对铸态试样进行淬火+低温回火热处理后,铸渗层共晶硼化物与碳化物发生聚集长大,同时在铸渗层基体中伴有二次相的析出,试样铸渗层的洛氏硬度均有提升.热处理试样冲击磨损实验表明,铸渗层磨损表面主要以切削犁沟、疲劳剥层和剥落坑为主,并有少量微小的凿坑.硼含量为0.72％(质量分数)时,试样的抗冲击磨损性能最佳.     

H13钢自保护膏剂稀土渗硼工艺优化

目前鲜见针对H13钢铁稀土渗硼的工艺优化研究。为此,采用自保护膏剂对H13钢进行稀土渗硼试验,运用正交试验法考察了渗硼时间、渗硼温度、稀土含量对渗层厚度、显微组织、显微硬度的影响,从而优选渗硼工艺。结果表明:渗层厚度随着稀土含量的增大先增加后减少,渗硼温度和渗硼时间的增加均可提高渗层厚度。由此得到最优的稀土渗硼工艺参数为:渗硼温度950℃、渗硼时间4 h、稀土含量4%,在此最优工艺下稀土渗硼层厚度达92.1μm,比无稀土渗硼提高约70%;其中,稀土渗硼的高硬度层(大于800 HV)厚度达75μm,比无稀土渗硼提高约1倍,并且显微组织更为致密均匀,渗硼层与基体结合更为紧密。     

GCr15钢表面激光硼化研究

在已经过常规淬火的GCr15轴承钢表面,利用脉冲Nd∶YAG激光进行了B4C粉末硼化改性处理.采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及摩擦磨损试验仪器对激光硼化处理后改性层的显微组织及性能进行了研究.结果表明:激光硼化改性层由树枝晶的FeB、Fe2B和基体组成,改性层的表面硬度高达HV1560,相比处理前硬度提高了81.8％,硬化层深度约为150μm,磨损率相比处理前降低了67.55％,激光硼化后GCr15钢表面的硬度和耐磨性能显著提高.     

渗硼层与渗氮层深度的测定

以H13钢的渗氮层和渗硼层为例，借助于光学显微镜、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和X射线衍射(XRD)，分析了两者组织形态和硬度梯度上的差别，指出了两者渗层深度不同的界定标准。即渗硼层厚度的测量不能将过渡层记入渗硼层厚度，而应采用硼化物齿峰和齿谷的统计算术平均值得到渗硼层厚度。     

3Cr2W8V盐浴铬钛复合渗层

本文选用3Cr2WaV在小型井式炉中进行铬钛复合渗实验,应用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损试验机研究了3Cr2WaV的铬钛复合渗层的组织结构和性能.结果表明,复合渗层表面物相主要有TiN、CrN、(Cr,Fe)2N1-x、(Cr,Fe)7C3和(Cr,Fe)23C6;随渗Ti温度的升高,复合渗层表面显微硬度逐渐提高;复合渗层的耐磨性优于离子渗氮层和渗铬层,但其脆性较大.     

粉未渗硼中脆性影响因素研究

本文采用作者研制的三点弯曲小冲程脆性试验架对渗硼层脆性影响因素进行了研究,这些因素是渗硼剂中供硼剂和活性剂数量,渗硼温度,时间等,对试样表面光洁度及渗硼后冷却方式对渗硼层脆性的影响也做了研究。     

45钢低温双辉等离子渗铬硬化的研究

常规双辉等离子渗铬温度较高(800℃以上),能耗较大.为此,采用双辉等离子渗金属技术,在560℃下对45钢进行了表面渗铬硬化,制备出了性能良好的表面合金改性层.采用X射线衍射仪及其附带的能谱仪测定了渗层物相及成分,采用金相显微镜考察了渗层组织形貌,并采用显微硬度计检测了渗层硬度.结果表明:渗层组织由沉积层及扩散层组成;渗层表层为2～3 μm的沉积层,含铬量达到48%以上,沉积层致密并与扩散层结合紧密;内有20～25 μm的扩散层,其合铬量呈梯度分布;表面物相由Fe-Cr、Cr7C3、Cr23C6等组成;渗层表面显微硬度达600～700 HV,硬度向内呈梯度分布.     

渗硼注氮复合处理表面硬化层研究

采用渗硼工艺和新型的等离子体源氮离子注入技术对Cr12MoV钢进行复合处理 ,获得了高硬度的表面硬化层。用XPS对硬化层进行相分析和性能试验 ,结果表明 :硬化层主要由立方氮化硼 (C BN)和FeB组成 ,硬化层具有很高的硬度和耐磨性     

槽电压对纯铁表面液相等离子体电解硼碳氮三元共渗层摩擦磨损性能的影响

利用液相等离子体电解渗技术分别在340,360V和380V槽电压下对纯铁进行硼碳氮三元共渗(PEB/C/N)表面处理。分析纯铁表面PEB/C/N共渗层的形貌、成分、相组成和显微硬度分布。采用球-盘摩擦磨损仪评估槽电压对渗层摩擦磨损性能的影响,并分析渗层与ZrO_2球对磨时磨损机理。纯铁表面的PEB/C/N三元共渗层厚度随着放电电压升高而增大,最高硬度也相应增加。380V处理1h后硼碳氮三元共渗层中渗硼层和过渡层厚度分别达到26μm和34μm,渗层最高硬度可以达到2318HV。硼碳氮三元共渗层的磨损率仅为纯铁基体的1/10。硼碳氮共渗处理大幅度降低纯铁的摩擦因数和磨损率,但不同槽电压下制备的PEB/C/N共渗层的摩擦因数和磨损率变化较小。     

T10钢低温双辉等离子表面渗镀铬硬化的研究

采用双辉等离子渗铬技术,首先在560℃对T10钢进行不同时间的渗铬,再对已渗铬试样进行4h离子氮化,研究了该工艺对渗镀铬层硬化效果的影响.结果表明:双辉渗铬后的渗层由厚3～5μm的沉积层+扩散层组成,沉积层组织致密并与基体结合良好,基体组织和晶粒度与渗铬前基本一致;沉积层铬浓度达45%(质量分数)以上,内有20～25μm的扩散层,铬浓度向内呈梯度分布;表面物相均由Fe,Fe-Cr,Cr7C3,Cr23C6等组成;渗层表面显微硬度达650~850HV,向内逐步降低,呈梯度分布.沉积层厚度、渗层深度、渗层的铬浓度及显微硬度等均随渗铬时间的增加而增加.渗层经离子氮化后的组织与氮化前的组织无明显变化,但表面物相为Fe-Cr,Cr7C3,Cr23C6,CrN,Fe4N,表面显微硬度提高到1000~1350HV,较未氮化前提高约60%以上.     

消失模铸渗SiC-Cr-RE耐磨铸铁

采用消失模铸渗法,在聚苯乙烯(EPS)泡沫模型表面涂刷铸渗涂料,浇注后铁水渗入涂料层,得到表面耐磨铸铁。铸渗涂料的主要组成为SiC粉、EPS粉、Cr-Fe粉、RE添加剂、粘结剂等。研究了表面渗层的组织及显微硬度,用ML-100磨粒磨损试验机测试了渗层的耐磨性。试验表明渗层组织中的珠光体及片状石墨比基体细化,渗层显微硬度是基体铸铁的2.1倍,渗层的磨损量是基体铸铁的33%。分析探讨了表面渗层耐磨性较高的原因。