关注:
微信二维码
掌上有色:
app二维码

45钢高、低温硼稀土粉末共渗层组织与性能分析

2019-05-09   
45钢高、低温硼稀土粉末共渗层安排与功能分析艾云龙,王伟兰,程玉桂,刘长虹(南昌航空工业学院材料科学与工程系,江西南昌330034)磨性、耐蚀性和脆性等功能进行比照。成果标明,低温共渗层比高温共渗层细密,疏松、孔洞少,耐蚀性与前期耐磨性优于高温共渗层;高温共渗层的脆性小于低温共渗层,且渗层厚、硬度高。  且具有必定的红硬性和耐蚀性。经常用渗硼来进步45钢件运用功能。但在实践运用中,渗硼工艺常常达不到抱负作用。为充沛发掘渗硼工艺潜力,研讨不同渗硼温度对渗层安排和功能的影响很有必要。因为硼稀土粉末共渗工艺简略简单操作,设备要求不高以及花费较少,促使其在出产中广泛运用,本文对45钢施行了高、低温硼稀土粉末共渗处理,并评论分析了渗层安排和功能。  1实验材料及办法粉末渗硼剂由碳化硼、碳化硅、、氯化铵、以及少数氯化稀土混合而成。试样材料为45钢,试样尺度10mmX10mmX8mm.硼稀土粉末共渗工艺别离为:①高温共渗840°CX 4h空冷;②低温共渗650°CX10h空冷。低温硼稀土粉末共渗时,活化剂参加量较多,且渗硼时刻不能太短,不然得到的渗层很04―)男,湖南临湘人,教授,在读博士,首要从事高温结构材料研发和开发、化学热处理工艺研讨及材料学的教学工作,宣布论文40余篇。联系电话:0791-薄,没有可比性,一起关于实践出产也毫无意义。  电子探针、D/MAX-B型X射线衍射仪别离调查分析渗硼层的安排、成分及其结构;运用M200型磨损实验机、71型显微硬度计别离进行耐磨实验和显微硬度测验;用浓度为0.5%的HNO3和H2SO4溶液对渗硼后试样进行腐蚀,通过TG328B型分析天平丈量试样的质量丢失,测验其耐蚀性;用HB-105A型硬度计、Neophot2型光学金相显微镜对渗硼层进行加载并调查压痕状况来分析渗硼层的脆性。  2实验成果与分析2.1渗层安排及结构为高、低温硼稀土粉末共渗层的金相相片,用PPP试剂(铁+亚铁+混合液)腐蚀。从可知,高温渗硼层为典型的“针舌”状,硼齿间有失常的条状安排,渗层中存在疏松孔洞;低温渗硼层为一条具有微齿的窄带,渗硼层表面细密,疏松、孔洞少。X射线衍射分析标明,高、低温硼稀土粉末共渗层存在Fe2B和FeB两相。电子探针分析标明,高、低温硼稀土粉末共渗试样表面都存在痕量级稀土元素,阐明稀土进入了钢件表面。高、低温硼稀土粉末共虞钢,虞和济。集成化激光智能加工工程。北京:冶金工业樊自田。金属零件快速成型技能中材料及工艺的基础研讨。武汉:华中理工大学,1999:31.曾大文,王毛球,谢长生。Co基合金激光熔覆层的部分安排特征。稀有金属材料与工程,1998陆建,倪晓武,贺安之。激光与材料相互作用物理学。北京:机械工业出版社,1995:18.周尧和,胡壮麟,乔万寿。凝结技能。北京:机械工业出版社,1998:吴德海,任家烈,陈森灿。近代材料加工原理。北京:清华大学渗层厚度见表1可知高温渗硼层较厚。原因是,一方面,高温使得活性原子不断被材料表面吸附并向内分散的速度加快;另一方面,高温时稀土的催渗作用愈加显着。  硼稀土粉末共渗工艺渗层厚度/um表面硬度(HV)空冷有显着的双相层安排,FeB和Fe2B膨胀系数不同,FeB简单掉落,磨损抗力下降。而低温渗硼后,因为渗剂活性较低,在钢表面构成的FeB通过长时刻保温后,硼原子在表面不断富集硼势增高,并向内分散,构成与基体结合结实的Fe2B安排,不易脱落,进步了被渗钢件的耐磨性。别的,高温渗硼时渗碳体的搬迁会留下较多孔洞,孔洞多集中于硼化层的端面,硬度低,耐磨性差,这种孔洞的存在极有或许导致微观裂纹的发作,使渗硼层龟裂或脱落。而虽然低温渗硼层很薄,但因为其细密性较好,使渗层耐磨性进步,但随磨损时刻的延伸,一旦渗层被磨损完后,很快就会触摸到基体耐磨性就不如高温渗层。  麈报时刻神45钢硼稀土粉末共渗层磨损曲线注:表内渗层厚度和硬度均为平均值(1)渗层的表面硬度选用71型显微硬度计,加载砝码50g,加载时刻10s,丈量时,每个试样表面取5个点,然后取其平均值,成果见表1.由表1可知,高温试样的表面硬度比低温试样的硬度高,首要原因与渗层中组成相有关。硬度很高的FeB在渗层的最外层,一起又因为活化剂在渗硼时会进入试样表面,发作合金化作用,进步渗层硬度。  (2)渗层的耐磨性运用M200型磨损实验机对硼稀土粉末共渗后试样进行耐磨实验,实验时挑选低速档,转速200r/min,加载砝码为5kg,对磨轮为GCr15钢,经淬火回火后硬度为60HRC.磨损曲线如所示,从中可看出:在必定的时刻段内低温渗层耐磨性优于高温渗层。原因或许是45钢高温渗硼后,具(3)渗层的耐蚀性将高、低温硼稀土粉末共渗后试样置于浓度为0.5%的HNO3和H2SO4溶液中进行耐蚀性实验。腐蚀液用50mL的小烧杯装,每杯为50mL,试样为全面积腐蚀。腐蚀后的试样用清洗洁净后,彻底吹干,再用分析天平丈量其质量丢失,耐蚀性曲线如。从可看出:低温渗硼试样和高温渗硼试样都具有必定的耐蚀性;低温渗硼试样耐硝酸酸蚀才能更强;低温渗硼试样与高温渗硼试样比较,初期耐硫酸酸蚀才能稍弱,随后有所增加。  Neophot2型光学金相显微镜对渗硼层进行加载并调查压痕状况,载荷砝码别离为3kg、10kg.高温渗硼试样接受1kg砝码载荷,压痕坚持较好,周围未见显着裂纹,见a.低温渗硼试样当加载砝码3kg时,试样表面已被压塌,压痕周围已有明晰可辨的环状裂纹,见b.原因或许是,低温渗硼时刻较长,导致心部硬度有所下降,使得基体支撑强度不行,渗层在接受较大载荷时被压溃。  23分析与评论因为高、低温硼稀土粉末共渗温度别离处于钢临界点Aa的上和下,渗层的安排和功能会有所改变。  高温渗硼层厚度比低温渗硼层厚度宽许多,原因首要是高温下活性硼原子易不断被材料表面吸附并向内分散。别的,稀土作为渗剂中一种活性组分,在高温时化学活性较强,能加快渗剂的分肖解吸附于金属表面使体系能量下降,促进渗硼进程的进行。标明,高温渗硼时,稀土催渗作用非常显着。45钢经硼稀土粉末共渗后,渗层首要为Fe2B+FeB两相。从a可见,高温处理的试样渗层存在显着的两相层,且FeB层较厚。高温下渗硼钢中存在必定量的空位,渗层成长时,空位被驱逐至一些当地集合构成孔洞;双相的比容不同也构成疏松孔洞;低温渗硼进程中,因为渗硼时刻长,加上稀土存在和很多活化剂的参加有利于基体对硼原子的吸受,在基体表面易构成与基体结合结实的渗硼层。别的,稀土进入基体中会发作必定的“滑化”作用,或是低温渗硼时活化剂的进入,使其发作微合金化,都有或许使较薄的低温渗硼层变得耐磨。高、低温渗硼层在HN3溶液中的曲线较H2SO4溶液中的滑润,故渗层在HN3中的耐蚀性要强。在HN3、H2SO4溶液中,低温渗硼层的耐蚀性优于高温渗硼层。  首要因为:硼化铁是一种金属化合物,硼化物中的Fe原子很难失掉电子,这样就按捺了电化学进程的进行,从而使腐蚀电流削弱,腐蚀速度减慢。但因为高温渗硼层的表面存在少数疏松孔洞以及硼齿间具有显着的失常条状安排,使得渗硼层与溶液触摸会构成膜孔电池反响,腐蚀速度较低温渗硼快。而低温渗硼的表面比较细密,难以构成原电池反响,腐蚀较慢。随腐蚀的继续进行,存在点蚀的当地腐蚀速度加快,基体与渗硼层间发作原电池反响,加快了渗硼层的腐蚀速度。  3运用实例运用实验为冷拔模和摩托车离合器的齿轮。南昌洪都钢厂钢管冷拔模原选用45钢盐浴单渗硼处理,运用作用欠安,选用高温稀土粉末渗硼处理后,耐磨功能大为改进,拉拔钢管数量为本来3倍,进步了拉管表面质量,延伸了模具运用寿命。冷拔模模具执役时接受很大的拉、压、挤、磨等多种载荷,低温稀土粉末渗硼处理,因为模具基体支撑强度不行以及渗层较薄,工作中模具失效较快,该工艺不适合冷拔模。关于摩托车离合器的齿轮,本来工艺为C-N共渗(690°CX表面硬度为58~62HRC,齿轮略有变形;现选用低温稀土粉末渗硼处理,表面硬度达79 ~83HRC,而且处理后的齿轮尺度未见改变,运用寿命为原工艺的1.5倍。  4定论45钢经低温硼稀土粉末共渗后,渗硼层为微齿状的白亮带,高温硼稀土粉末共渗层则呈典型的“针舌状”;低温渗硼层比高温渗硼层细密,疏松、孔洞少。  高温渗硼层的厚度、硬度都比低温渗硼层的大,且脆性较小。低温渗硼层的前期耐磨性优于高温渗硼层的,而且其耐蚀性也较高温渗硼层的强。(完)

关注SMM

微信二维码

微信扫一扫关注

掌上有色

掌上有色二维码

掌上有色下载

返回顶部

返回顶部