40CrNiMo钢棱角位交流电场辅助粉末渗硼层的组织与性能

以Al_(2)O_(3)为填充剂和活性炭为添加剂的改性粉末为渗硼剂,采用40CrNiMo钢为基体,在75 V/100 Hz交流电场作用下于630、650、700、750和850℃进行电场增强辅助固体渗硼。采用X射线衍射仪、扫描电镜和硬度计对渗硼后的样品进行显微分析及性能测试。结果表明:交流电场对渗硼过程有明显的促进作用,即便在较低的渗硼温度(750、700和650℃)下也可以在40CrNiMo钢试样的平面及棱角区域形成单一的Fe_(2)B相渗硼层;850℃时,渗硼层的棱角部位出现了少量的FeB相。温度过高(如850℃)及过高的电场辅助渗硼电流(如700℃渗硼时的2.38 A电流),会使渗硼层表面形成疏松表层,不利于致密渗硼层的形成;750℃渗硼4 h后的渗硼层具有最高的致密性和渗层硬度,其渗层厚度和表层区域硬度分别为120μm和1700 HV0.05。

稀土元素Ce对AISI 410钢膏剂渗硼层组织与性能的影响

钢的表面强化技术在各个工业领域的应用都具有重要的实际意义。渗硼技术是最经济的选择之一,然而,该技术存在的主要问题是难以获得厚且致密的渗硼层。为解决这一问题,在AISI 410不锈钢表面进行了添加6 mass%的CeO_(2)的膏剂渗硼处理。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、摩擦磨损实验和电化学工作站等研究了渗硼层的组织、物相和耐蚀耐磨性能。结果表明:渗硼层的显微组织由外到内分别是FeB和Fe_(2)B。在渗硼剂中添加CeO_(2)可以使AISI 410不锈钢基体表面产生更厚、更致密的渗硼层,从而提高其耐磨性和耐蚀性。稀土元素铈的催化机理可以归结为两个方面。首先,添加CeO_(2)可以参与渗硼过程中的化学反应,从而产生更活跃的硼原子。二是由于Ce原子尺寸大,扩散到钢表面会产生严重的晶格畸变,从而促进了硼原子的扩散。

真空扩散对奥氏体灰铸铁渗硼层组织与性能影响的研究

为了改善奥氏体灰铸铁渗硼层厚度不足和脆性过大的问题,研究了渗硼处理和渗硼/真空扩散复合处理对奥氏体灰铸铁表面改性层摩擦磨损性能的影响和影响机理。利用光学显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、电子探针等设备对单一处理和复合处理试样的渗层进行了金相组织、元素分布、物相组成、表面硬度、截面硬度以及磨痕分析。结果表明:真空扩散对渗硼层有着增厚的作用,能够有效的将脆性较大的FeB相转化为脆性相对较小Fe2B相,改善渗硼层的耐磨性,但会使得渗层的表面硬度略微降低,渗层中石墨的粗化现象更为加重。

等离子体渗硼对硬质合金表面金刚石涂层的影响

采用热丝化学气相沉积法在等离子体渗硼预处理后的硬质合金表面沉积金刚石涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪及洛氏硬度计探究预处理过程对金刚石涂层生长质量和结合性能的影响。结果表明:随等离子体渗硼温度升高,基体表面生成的CoWB含量增加,且WC脱碳还原为W。等离子体轰击使基体表面缺陷密度增大,能提高金刚石的形核速率,CoWB钝化层和W过渡层可抑制Co原子扩散,提高金刚石的生长质量。相较于酸碱两步法处理,经过等离子体渗硼处理的硬质合金表面金刚石涂层中石墨相含量明显减少,残余应力随等离子体渗硼温度升高而降低。石墨相含量的减少和残余应力的降低提高了金刚石涂层与硬质合金基体之间的结合性能,1000℃预处理的硬质合金表面金刚石涂层的结合力等级可达HF1水平。

盐浴保护渗硼对渗氮30CrMnSi钢组织与硬度的影响

30CrMnSi钢表面渗入少量的硼,可以得到优良的表面力学性能,传统盐浴渗硼工艺温度高,晶粒容易长大。实验在渗硼之前,先往30CrMnSi钢表面渗入有细化晶粒作用的氮元素,从而抑制渗硼过程中的晶粒长大。而且硼可以与30CrMnSi钢中的锰组合成Mn-B系空冷贝氏体钢,正火后观察渗层组织和测试硬度,探讨优化渗层的方法。

原位渗硼激光熔覆FeCoCrNiMn涂层的摩擦学性能研究及其在齿轮修复中的应用

高速重载的机械作业中,齿轮易发生点蚀、粘着和磨损,从而导致轮齿断裂和磨损失效。本文通过激光熔覆与渗硼集成的方式对失效齿轮进行修复实验,并对其摩擦学性能和修复后振动特性进行了系统研究。与母材相比,硼化物表面的平均硬度提高了8.37倍,耐磨性提高了15.60倍。

稀土CeO_(2)增强65Mn钢渗硼层的耐蚀性与抗磨性能

在700℃下对65Mn钢进行稀土硼共渗处理,利用金相显微镜以及能量散射光谱(EDS)研究其表面渗层的微观结构特征,分析其对耐蚀性和耐磨性的影响,并与常规850℃下渗硼处理进行对比。采用腐蚀实验和磨损实验,评估了CeO_(2)增强的65Mn钢渗硼层在含肥土壤环境中的耐蚀性和抗磨性能。实验结果表明,引入CeO_(2)纳米颗粒后渗层的结构更加均匀致密,这对提升渗硼层的耐蚀性和抗磨性能具有显著的改善效果。腐蚀测试结果表明,稀土硼共渗渗层表面没有出现裂纹,保持完整且致密,界面未见腐蚀迹象。磨损测试结果表明,稀土硼共渗渗层体积磨损量为常规渗硼处理的18.09%。

CeO_(2)添加量对铁基粉末冶金材料表面渗硼层组织与摩擦磨损性能的影响

在渗硼剂中添加CeO_(2),采用固体粉末渗硼法对Fe-2%Cu-0.4%C铁基粉末冶金材料进行950℃×5 h渗硼处理,研究了CeO_(2)添加量(0,2%,4%,质量分数)对渗硼层显微组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明:不同CeO_(2)添加量下的渗硼层均形成单一Fe_(2)B相;随着CeO_(2)添加量的增加,渗硼层的表面粗糙度增大,厚度、硬度及耐磨性能呈先增大后减小趋势;当CeO_(2)添加质量分数为2%时,渗硼层的厚度和硬度均最大,分别约为144μm和58.0 HRC,此时渗硼层的表面完整性相对较好,磨损量最小,约为0.008 g,耐磨性能最佳。

一种新的固体渗硼工艺

介绍一种廉价新型固体渗硼剂 ,并进行了渗硼工艺试验。结果表明 :采用该渗硼剂是可行的 ,可使钢件表面获得连续、均匀且无缺陷的渗硼层。

气体渗硼的热力学分析

本文通过热力学分析表明,在BCl_3+H_2介质中进行气体渗硼时,气氛中残留的 H_2O,O_2不仅使 BCl_3和 B 原子失去渗硼能力,加大了 BCl_3的消耗,而且加剧了 Fe—Cl 化合物的生成,导致渗层孔洞增加。

渗硼对60NiTi合金表面组织与性能的影响

60NiTi合金具有高硬度、低弹性模量、耐腐蚀等优点,被认为是极具应用潜力的新型航空航天轴承材料。为了进一步提升60NiTi合金的耐磨特性,本文利用固相渗硼技术对其进行了表面改性处理,研究了改性层的显微结构特征及其相结构的热力学形成机理,分析了表面改性对合金力学与摩擦学性能的影响规律。结果表明,60NiTi经1000℃-5 h渗硼处理后形成了TiB_(2)/NiTi_(2)+TiB_(2)/Ni_(3)Ti的梯度涂层结构,整体厚度约20μm。渗硼后样品的表面硬度从420 HV_(0.2)提升至2600 HV_(0.2),20 N外加载荷作用下的平均摩擦系数和磨损率分别降低了约39%和92%。由于摩擦热的作用,渗硼样品表面会生成具有润滑作用的氧化硼相,因此呈现出良好的减摩耐磨特性。

Mg/Al多层复合板截面固体渗硼工艺研究

对比了两种工艺条件下的Mg/Al多层复合板截面固体渗硼试验。采用X射线衍射仪(XRD)和扫面电镜(SEM)分析了Mg/Al多层复合板渗硼后的物相组成和组织形貌,采用显微硬度计对渗层进行硬度测试,对基体和表面渗层进行电化学极化曲线测试。结果表明,渗硼10 h,工艺为630℃得到的渗层比600℃得到的渗层效果好,其渗层主要由MgAlBO_(4)、B_(2)O_(3)和AlB_(12)等物相组成,厚度约为20μm,渗硼后试样的耐蚀性和硬度均明显提高,渗层显微硬度值最高达到278 HV。

氧化钇对TC4钛合金表面包埋渗硼的影响

目的加快TC4钛合金表面固体渗硼时渗层的生长,研究渗剂中添加Y_(2)O_(3)对渗硼的影响。方法采用固体粉末包埋渗法对TC4基材进行1050℃/8 h渗硼,包括渗剂中不添加Y_(2)O_(3)以及渗剂中分别添加质量分数为1%、3%、5%、7%Y_(2)O_(3)的试验研究。通过扫描电子显微镜、能谱仪、波谱仪和X射线衍射仪分析渗硼样品的截面形貌、元素含量和表面物相,并测量渗硼样品的表面硬度和摩擦系数。结果在渗剂中加入1%~7%的Y_(2)O_(3),渗硼层结构与未添加氧化钇渗剂形成的相同,由致密连续的TiB_(2)层和TiB晶须扩散层组成。Y_(2)O_(3)促进渗层生长的作用与其添加量密切相关。渗剂中加入1%~3%的Y_(2)O_(3)有促进渗硼层生长的作用,且加入3%的Y_(2)O_(3)时,催渗效果最佳,可使渗硼层厚度增加40.24%,但加入5%~7%的Y_(2)O_(3)时反而会抑制渗硼层的生长。能谱分析表明,Y原子能够扩散到渗硼层内,且渗硼层中存在原子数分数为0.01%~0.34%的微量Y元素,其随渗剂中Y_(2)O_(3)含量的增加而增加。热力学分析发现,Y_(2)O_(3)参与渗剂反应形成活性Y原子而渗入基体。向渗硼试剂中加入3%的Y_(2)O_(3),样品的表面硬度较未添加Y_(2)O_(3)时提高35.54%,摩擦系数较未添加Y_(2)O_(3)时降低28.57%。结论向渗硼试剂中加入适量氧化钇,是获得TC4合金表面高渗速、高硬度和低摩擦系数渗硼层的一种有效方法。

稀土对45钢渗硼层组织和性能的影响

研究了稀土对 4 5钢渗硼层组织和性能影响 ,并对影响机理进行了初步探讨。结果表明 ,稀土 硼共渗层的组织、显微硬度、脆性、耐磨性比单一渗硼层明显改善 ,尤其是耐磨性显著提高 ,稀土元素 (La)在渗层中呈不均匀状态。

Ti-6Al-4V钛合金固体渗硼法表面改性(英文)

对TC4钛合金(Ti-6Al-4V)进行表面渗硼使其表面硬度显著提高。渗硼温度为1000℃到1050℃,渗硼时间为5h到20h。文内测量和比较了渗硼后钛合金表面的微结构、形貌、相组成等性质,研究了渗硼过程中Ti,Al,V,B等元素的扩散行为。在低温短时间渗硼时,渗硼层厚度仅0.8μm,而在高温长时间渗硼时,渗硼层厚度可达15μm。实验证明,渗硼层由TiB和TiB2两相组成,并且它们的含量随渗硼温度提高而增加。渗硼层表面主要含TiB2,其显微硬度可达2200HV0.01,渗硼层内表层主要含TiB,其显微硬度为1100HV0.01。渗硼层的硬度远高于TC4钛合金的硬度。

Cr12MoV钢渗硼工艺及渗层的组织与性能

采用正交试验方法,优化出Cr12MoV钢最佳的渗硼工艺参数为950℃×5 h及最佳的稀土加入量为0.3wt%。与普通工艺的渗硼层相比,优化的渗硼层较厚且致密,疏松和空洞减少,硬度压痕完整,渗层脆性较低,渗层前沿较齐整。经X-ray衍射分析表明,渗硼层主要由FeB、Fe2B、(Fe、Cr)3C、(Cr、Fe)7C3组成。经优化渗硼后再经970℃淬火、200℃回火处理后,其渗层耐磨性比优化渗硼层提高15倍。

模具钢在假液化层内扩散渗硼、渗硼铜和渗硼铬

研究了模具钢在假液化层内扩散渗硼、渗硼铜和渗硼铬的过程。现已表明，应用假液化层可大大强化化学热处理过程。进行了模具钢的渗硼、渗硼铜和渗硼铬研究，目的是获得高耐磨性的模具钢表面。

渗硼层生长的控制因素及其动力学过程分析

本文采用透射电镜观察了渗硼初期硼化物的形核特征及不同阶段硼化物晶体内部显微组织的差异,提出了试样表层硼化物晶核密度是渗硼层生长的控制因素。渗硼的动力学过程可分为两个阶段:在第一阶段,渗层厚度随时间的变化呈抛物线规律;当渗层前沿的压应力超过某临界值时,便在硼化物晶体中诱发出层错,加速了硼原子的扩散和渗层的生长,使渗硼过程进入第二阶段,此时层厚和保温时间之间的关系,偏离抛物线规律而呈近似的直线关系。

渗硼层激光共晶化工艺参数验证及机理探讨

采用固体渗硼 +激光表面处理的复合热处理工艺 ,使表层得到共晶型硼化物以期降低渗硼层脆性 ,提高其耐磨性。利用三维热传导偏微分方程验证了工艺参数的合理性。结合Fe -C -B三元相图并借助扫描电镜和光镜对试样表层、显微组织进行观察 。