固体法制备碳化铌渗层的灰口铸铁的耐磨性能

灰口铸铁由于其成本低廉、减振和切削加工性能良好获得应用。这些突出优点源自游离态石墨的存在和液态金属的良好流动性,后者有利于制作形状复杂的薄壁铸件。适合的渗层能改善灰口铸铁的耐磨性,从而扩大其应用范围。高硬度的碳化铌可以达到这一目的。本文研究用的灰口铸铁试样成分为3.47%C-2.39%Si-0.55%Mn-0.15%Ni-0.65%Cu-Fe(余量),采用Fe-Ni合金、NH_4Cl和Al_2O_3的粉末混合物进行热反应扩散渗铌,温度900℃,时间2 h。碳化铌渗层的硬度可达2 000 HV,微黏着磨损和微磨粒磨损试验证明,固体渗铌处理可显著提高灰口铸铁的耐磨性。

固体渗硼对AISI H13钢耐磨和耐蚀性能的影响

研究了固体渗硼的时间和温度对AISI H13工具钢耐磨和耐蚀性能的影响。将900℃和1 000℃固体渗硼2 h和4 h的渗硼试样和未渗硼试样进行无磨料固定球的微量磨损试验,耐蚀性能则通过0.1 mol HCl溶液中进行的动电位极化试验测定。渗硼试样中均形成了高硬度的渗层,钢的成分对渗层的硬度、厚度、渗层/基体界面的形貌和形成相等特性均有影响。对于合金元素含量比碳钢高的AISI H13钢,所形成的渗层硬度较高,渗层较薄,渗层/基体界面较平坦。在上述工艺条件下获得的渗层中,均发现有Fe_2B、FeB和CrB等硼化物。渗硼试样的耐磨和耐蚀性能得到了显著的改善,且在1 000℃渗硼的效果最佳。

灰口铸铁的等温淬火和渗硼等温淬火

等温淬火能显著改善灰口铸铁的力学性能,而通过渗硼等化学热处理提高其表面硬度能进一步扩展它的应用范围。本文研究用灰口铸铁试样的成分为3.6%C-2.1%Si-0.43%Mn-0.26%Cr-bal Fe。等温淬火工艺采用900℃奥氏体化,随后在240℃、300℃和360℃的盐浴中分别保持1 h、2 h、3 h和4 h后空冷。对另一组试样进行渗硼等温淬火处理,其工艺为在950℃熔融硼砂中渗硼2-4 h,随后在240℃、300℃和360℃盐浴中分别保持1 h、2h、3 h和4 h后空冷。这种工艺不需为了等温淬火而另外加热。通过试样显微硬度的测定和黏着磨损性能试验发现,等温淬火显著提高了灰口铸铁的性能,而渗硼等温淬火则更进一步改善了灰口铸铁的性能。

合金球墨铸铁的渗硼动力学研究

渗硼层硬度高,能改善球墨铸铁(以下简称球铁)的摩擦学性能,而等温淬火能提高基体的力学性能。对含Cu、Cu-Ni和Cu-Ni-Mo的合金球铁试样进行了盐浴(硼砂+铝)渗硼,渗硼温度分别为850℃、900℃和950℃,时间2 h和4 h。通过所获得的渗层数据确定合金球铁渗硼的扩散系数和激活能。计算求得的扩散系数与通过直接测定渗层厚度得出的扩散系数相接近。含Cu或Cu-Ni的试样激活能为141.27 kJ/mol,而含Cu-Ni-Mo的试样激活能为212.98 kJ/mol。统计参数与相关系数(尺)吻合良好。

合金球墨铸铁的渗硼等温淬火

热处理能明显改善球墨铸铁（以下简称球铁译注）的性能，获得等温淬火球铁（ADI ）。通过渗硼形成高硬度（2100 HV）的渗层能进一步提高性能。本文研究用球铁含有合金元素铜、铜镍和铜镍钼，在850℃、900℃和950℃的盐浴（硼砂＋铝）中渗硼2 h和4 h，然后将试样直接从渗硼温度在240℃、300℃和360℃的盐浴中等温淬火（渗硼等温淬火），渗硼后不需要为了等温淬火而再次奥氏体化加热。渗硼层均匀，厚度35～130μm，硬度1300～1700 HV。