低温硼铬稀土共渗工艺共渗层组织和性能及研究.pdf

得到的共渗层厚度分别为岬、岬。摘要渗硼是应用广泛的表面强化热处理工艺，工件渗硼后能够显著提高其表面硬度和耐磨性。但以往的渗硼工艺往往温度较高，工件易变形，渗层脆性大，容易剥落，使该工艺的使用范围在一定程度上受到限制。为促使渗硼技术的进一步发展，节约环保，低温渗硼逐渐为人们所重视。低温渗硼是指在钢的相变点彳韵挛露冉械纳穑唤瞿够改善渗硼性能，还可以减小工件变形。研究表明，稀土具有明显的催渗效果，可以降低渗硼温度，而铬能降低硼化物脆性。利用这两种元素的特点可实现硼铬稀土共渗。本文通过对钢、钢进行低温硼铬稀土共渗，首先筛选出效果较好的供硼剂和活化剂，然后再运用正交试验优化共渗剂配方，进而研究低温硼铬稀土共渗工艺及共渗层组织和性能，为低温硼铬稀土共渗技术的应用提供技术支持。另外，对试样进行渗前预变形处理，然后进行共渗实验，预变形使试样表面产生大量的位错等晶体缺陷，为活性硼原子提供扩散通道，加快共渗层的形成。在获得共渗层的基础上，本文利用光学显微镜、扫描电镜⑾晕⒂捕燃⒛ニ鹗匝榛等现代分析和表征手段，研究了钢、钢在不同热处理工艺下的低温共渗层厚度、组织、显微硬度和耐磨性以及喷丸和压缩对共渗的影响。以硼铁作为供硼剂时，其共渗层厚度明显高于以碳化硼和硼砂作为供硼剂时共渗层的厚度，而且硼铁作为供硼剂时的共渗层组织致密。硼砂作为供硼剂，虽价格低廉，但共渗层厚度太浅；碳化硼不仅价格相对昂贵，而且共渗层厚度明显偏低。综上，以硼铁作为供硼剂时的经济性适中，且渗硼层厚度深，故选用硼铁作为供硼剂。以氟硼酸钾为主要活化剂得到了效果较好的共渗剂配方。添加尿素和硫脲的对比试验结果显示，添加ツ蛩氐墓采阕橹蚊残Ч虾茫矣牖褰岷狭η浚砑恿脲后有大块黑色组织存在；添加サ穆然Ф缘臀屡鸶跸⊥凉采凶糯俳饔茫采层组织致密均匀，过量会使共渗层产生明显的空洞，有黑色疏松区。以共渗层厚度为试验指标，利用正交试验优选出了效果最佳的共渗剂配方。影响低温硼铬稀土共渗层厚度的主次因素依次为：催渗剂氯化稀土，活化剂氟硼酸钾，供铬剂高碳铬铁。各因素的优化水平分别为ァ％和ィ采恋钠渌煞衷谠吹谋壤进行缩放。利用此共渗剂配方对钢、钢在妗ひ障陆械臀屡鸶跸⊥凉采分别对钢低温硼铬稀土共渗层和淬火、低温回火后的纸辛四湍バ允笛椤山东建筑大学硕士学位论文
增加。钢、钢经喷丸笤℃×工艺条件下得到的共渗层厚度分别为岬、“采俣确直鹛岣吡ァ％，压缩％后分别为肛采俣结果表明，前者的耐磨性得到明显提高，相对后者提高了约倍。在相变线以下，对钢、钢试样先进行预变形，然后再进行低温硼铬稀土共渗，得到的渗层呈梳齿状，组织致密均匀，并且随喷丸时间和压缩量的递增共渗层厚度显著分别提高了％、．ァ６杂侄裕┥⒓せ钅茏疃嗫山档．唬钢最多可降低综上所述，利用正交试验优选出了共渗剂配方，使共渗层厚度得到提高、性能得到改善，且渗前预变形明显增加了共渗层厚度。本课题研究可以为低温硼铬稀土共渗技术的应用提供技术支持。性关键词：低温，硼铬稀土共渗，正交试验，共渗层厚度，预变形，显微硬度，耐磨山东建筑大学硕士学位论文ā
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第滦髀引言随着现代工业和科学技术的不断发展，人们对机械产品的质量要求越来越高，服役环境条件也越来越苛刻。因此，这就促使人们对材料表面技术进行研究，从而满足机械产品在保证机械产品质量、材料使用性能、节能降耗等方面的要求。由于机械产品长期在恶劣的环境条件下服役，机械零件表面经常会发生磨损、疲劳失效等现象，从而导致整个零件报废或机器停产【。而断裂、腐蚀和磨损是金属材料制件的三种主要失效形式。据有关报道，％以上的报废构件是由于构件表面失效造成的【。近年来，我国从国外引进近亿美元的机械装置，每年因磨损失效需要补充与更换的备件花费近亿美元，接近ィ倏悸堑浇鹗裟ニ稹⒍狭言斐傻氖鹿始拔尥２燃浣铀鹗В涫挡可小觑【。因此，对金属材料表面进行强化是防止构件破坏和前期失效的有效措施，对于促进国民经济的发展有着非常重要的意义。渗硼作为近代发展起来的一种新型的化学热处理工艺，逐渐应用到生产实践中。钢件经渗硼处理后，其表面具有较高硬度【和良好的耐蚀性【、耐磨性【以及抗高温氧化性【