稀土元素对渗硼动力学的影响

采用固体渗硼法对45钢和T12钢在1053～1213K分别进行单一渗硼和添加Nd2O3稀土渗硼。分析了稀土元素对渗硼动力学的影响。结果表明:稀土元素的加入有助于渗硼层中Fe2B相的形成,提高渗层中Fe2B相所占比例,改善渗层组织和性能。同时,加入稀土能够使硼的扩散系数增大,使扩散激活能降低,45钢中硼的激活能由184kJ/mol降到122kJ/mol,T12中硼的激活能由261kJ/mol降到155kJ/mol,分别降低了34%和41%,显著提高了渗硼速率。根据所得数据建立了45钢在添加w(Nd2O3)=5%稀土渗硼时的渗硼层等厚线图。     

45钢稀土催渗气体氮－碳－硼多元共渗的研究

在气体软氮化的基础上，加入一定量的稀土催渗剂和供硼剂，进行一系列的稀土催渗气体氮－碳－硼多元共渗的试验研究。试验结果表明，４５钢经稀土催渗氮－碳－硼多元共渗后，可在材料的表面形成较厚的化合物层和扩散层。使材料的耐磨性、耐蚀性获得了明显提高，离子探针检测证实，稀土元素镧也渗入了钢的表面，起到了微合金化的作用。     

表面渗硼处理对提高轧辊耐磨性能的影响

轧辊表面渗硼处理可以改善其耐磨性.渗硼是一种简单、有效的表面强化方法,但是单一的渗硼处理所获得的渗层脆性大,渗硼速度慢.在渗硼过程中加入一定量的稀土元素,不仅可以提高渗速,还可以降低渗层脆性.虽然稀土渗硼与单一渗硼层均为Fe2B和FeB两相组成的“网状”组织,但稀土渗硼层中最表面层有少量的含稀土相,可降低渗层表面的脆性,防止开裂和剥落.     

45钢稀土催渗气体氮—碳—硼多元共渗的研究

在气体软氮化的基础上，加入一定量的稀土催渗剂的供硼剂，进行一系列的衔土催渗气体氮－碳－硼多元渗的试验研究，试验结果表明，４５钢经稀土催渗氮－碳－硼多元共渗后，可在材料的表面形成较厚的化合物和扩散层，使材料的耐磨性、耐蚀性获得了明显提高。离子探针检测证实，稀土元素镧也渗入了钢的表面，起到了微合金化的作用。     

稀土—硼盐浴法多元共渗研究

本文介绍了于1984年7月完成的用盐浴浸入法,对钢铁材料进行稀土—硼盐浴多元共渗(以下简称共渗)获得强化渗层的研究成果。阐述了共渗渗层成分、组织、性能等特点。分析了共渗渗层提高使用寿命的原因。论述了共渗及稀土的催渗机理。根据余瑞璜先生经验电子理论提出了稀土原子在扩渗过程中原子半径可变及其6S电子跃迁模型;还提出了活化稀土原子,在γ—Fe中提高平衡空位浓度,形成较多的“双空位”和“原子空位团”通道的扩散模型。并根据试验数据,通过热激活扩散方程,在本试验的条件下,以一级近似计算了硼原子的扩散激活能。从而对解释稀土元素在钢中形成的强制稀固溶体的溶固强化及在渗硼过程中的催化作用有了理论根据。     

球化剂对固体渗硼的复合催渗

本文介绍了球化剂对固体渗硼的催渗作用。实验结果表明,在固体渗硼剂中加入适量的球化剂,可以显著提高渗硼速度。使渗层加深,过渡层加厚,硬度梯度变缓,脆性有所改善。分析认为,农业机械中有较多的承受摩擦磨损或磨粒磨损而受冲击较小的工件,更宜进行渗硼处理,若用球化剂复合催渗则可获得更好的技术经济效果。     

4Cr13不锈钢渗硼工艺及渗层组织研究

采用添加稀土化合物及优化工艺参数的方法解决了4Cr13不锈钢渗硼问题。通过正交试验法获得4Cr13钢渗硼工艺为：温度为920℃，时间8h，最佳稀土加入量为0.5%(质量分数）。借助于金相显微镜、X射线衍射仪及显微硬度计，观察和分析了加稀土前后渗层的组织、表面和次表面的相结构以及渗层的显微硬度分布。结果表明：加稀土元素后，渗层厚度提高，硼化物的组织形态及致密度明显改善，表面获得以Fe2B、(Fe,Cr)2B为主的组织，渗层脆性降低。     

球墨铸铁稀土催渗软氮化动力学研究

本文在通氨滴醇软氮化基础上加入不同量的稀土元素,研究了稀土元素对Q770-2球墨铸铁软氮化动力学的影响以及稀土的催渗机理。结果表明,稀土元素(La)可以渗入球铁表面,主要存在于石墨边界及基体晶界,对软氮化过程具有显著的催渗作用,使渗层表面硬度及渗层硬度增加、渗层深度增加。加15克稀土软氮化可使软氮化渗速提高55％。     

改善渗硼层性能的研究

通过对单－渗硼、硼－氮共渗．硼－氮复合渗、硼－锆共渗和硼－土共渗等方法所得到的铁－硼金属间化合物分别进行了硬度梯度，脆性和耐磨性试验。试验证明，无论是复合渗还是共渗，其渗层性能都优于单－渗硼层，其中以硼－稀土共渗渗层的性能最佳．在本文试验条件下，与单一渗硼层相比，共渗和复合渗渗层的脆断强度提高３０％～５４％，相对脆性降低４７％～１１６％，相对耐磨性提高３２％～１０９％．     

硼硫,硼氮共渗组织和性能及其机理的研究

研究了硼硫，硼氮共渗和最佳工艺及渗硼剂的最佳匹配，渗硼和硼硫，硼氮共渗的渗层组织和性能，Ｎａ２Ｓ２Ｏ３．（ＮＨ２）ＣＯ２在渗硼过程中的催渗和阻渗机制；渗层的脆性，耐磨性和耐蚀性，且证实了不仅在硼齿之间存在有Ｆｅ３（Ｃ，Ｂ）在硼化物的针舌内也存在Ｆｅ３（Ｃ，Ｂ）     

钒—硼—稀土共渗组织与性能的研究

着重对T10,CrWMn、GCr15、Cr12等钢在一般热处理淬火温度下,实现了钒-硼-稀土共渗处理的工艺,并对渗层组织及性能进行分析。用正交试验法优选了最佳盐浴配方。试验结果证明:在提高盐浴流动性的基础上,得到较深的渗层;综合性能均优于单独渗钒、渗硼处理的效果。     

在碳氮共渗基盐中渗硼的探索

本文在广泛收集盐浴渗硼配方工艺的基础上,通过深入细致的理论分析,针对渗硼机理,进行逐步解剖试验后,提出一种新的以无毒原料碳氮共渗为基盐,供硼量较低,处理温度在800～850℃范围内,具有较高渗速与渗层性能的配方与工艺,阐明新的渗硼机理,并取得良好结果。     

气体渗硼工件表面形貌的研究

本文利用扫描电子显微镜观察了经不同气体渗硼工艺处理的工件表面,研究了渗硼工艺对工件表面形貌的影响规律.结果表明:渗硼工件的表面形貌和工艺参数的选用有关.如果工艺参数选择合适,工件将由规则,细小,均匀的硼化物颗粒构成较光滑的表面.否则,工件表面将产生一种针状的硼化物颗粒.本文重点研究了这种针状硼化物的形成机理及其影响因素.此外,工件的表面形貌还和渗硼层质量有关.表面较光滑的工件往往具有较致密的渗硼层,而粗糙的表面,尤其是表面产生针状硼化物的工件则对应具有较重腐蚀孔洞的渗硼层.因此,研究表面形貌对选择渗硼工艺,预测渗硼层质量有一定的指导意义.     

脱硼层的物相分析及形成机理

在固-气循环法渗硼工艺试验中,发现在随炉冷却后的试样表层,形成了一层硬度很低、含硼量远低于Fe_2B的非硼化物。经过金相、电子探针、透射电子显微分折表明,该层是由铁素体组成的脱硼层。随炉冷却过程中,由于空气侵入炉中,造成Fe_2B氧化脱硼导致脱硼层的出现。实验分折揭示出,脱硼自晶界处开始,并在脱硼层中观察到了Fe_2B残留颗粒。渗后淬火或正火可以避免脱硼层的出现。     

气体渗硼层孔洞成因探讨

渗层易产生孔洞,是长期困扰气体渗硼发展的主要问题之一。本文通过对渗硼孔洞的电子探针扫描和气体渗硼的热力学分析证实:在BCl_3+H_2渗硼气氛中,孔洞主要是由Fe-Cl产物组成,气氛中的残留H_2O、O_2加剧了产物的形成。严格控制气氛中残留H_2O、O_2含量不仅可有效地防止孔洞的形成,而且可大幅度降低BCl_3用量。此外还讨论了B.Cl_2的扩散特点及温度对孔洞形成的影响。     

渗硼层耐锌液腐蚀性的研究

针对热镀锌生产中钢、铁制工艺装备严重熔蚀现象,通过采用渗硼方法得到的铁硼化合物具有良好的耐液锌腐蚀性能．并对利用共渗方法提高渗硼层奶液腐蚀性进行了实验研究．实验证明,共渗法可以改善渗硼的性能,使脆性下降,韧性和耐腐蚀性提高;调整共渗配方和工艺,可以改善渗层成分的均匀性、渗层的表面状态,减少表面缺陷,使其耐液锌腐蚀寿命进一步提高．     

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,导致渗硼层孔洞增加。     

渗硼层形成机理的探讨

渗硼层的形成机理,一直是渗硼研究的重要课题。本文主要采用X射线法对用气体法在工业纯铁上形成渗硼层的过程进行了研究。结果表明,在渗硼时,依次形成硼的固溶体。Fe_2B、FeB。即渗硼层形成过程完全符合相图和相律。