喷丸处理辅助碳钢表面低温B–Cr–Re扩散

目的 提高碳钢表面B原子低温扩散行为,拓宽低温B–Cr–Re三元共渗技术的应用范围。方法 以退火态45钢为基体,表面经合金钢砂喷丸处理后进行B–Cr–Re低温共渗,获得一定深度的共渗层,喷丸处理时间分别为0.5、1.0、1.5 h,在580℃下保温6 h。利用透射电子显微镜(TEM)、热场发射扫描电子显微镜(TFESEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等检测仪器,分别研究经喷丸处理后基体表层的微观组织结构、B–Cr–Re共渗层的组织结构及力学性能。结果 实验结果表明,经喷丸处理后45钢基体表层组织处于塑性不稳定状态,表层产生了位错、非晶区和孪晶等结构缺陷,表层获得了纳米结构层;随着喷丸处理时间的延长,基体表层晶粒逐渐破碎细化,平均晶粒尺寸分别为180、70、20nm;对喷丸处理后的基体进行低温共渗,在其表层获得了均匀、连续、致密的B–Cr–Re共渗层,且呈树枝状,平均深度分别为20、22、23μm,较未喷丸处理基体表层获得的共渗层平均深度(13μm)提高了约54%、69%、77%;B–Cr–Re共渗层结构为FeB相和FeB相,以FeB相为主,共渗层的力学性能良好,显微硬度为875HV~2 042HV。结论 碳钢经喷丸处理后,表层晶粒细化,晶界位错明显增多。晶界位错等对后续原子的扩散起着快速通道的作用,提供能量,提高B原子扩散速度,降低B–Cr–Re共渗温度。这种表面处理技术为碳钢表面的强化提供了更好的方法。