45钢高、低温硼稀土粉末共渗层组织与性能分析

分别对45钢进行高、低温硼稀土粉末共渗处理，分析测试了共渗层的组织、厚度及显微硬度，并对试样的耐磨性、耐蚀性和脆性等性能进行对比。结果表明，低温共渗层比高温共渗层致密，疏松、孔洞少，耐蚀性与早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。     

热处理对65Mn钢表面渗硼层组织和性能的影响

研究淬火-中温回火和等温淬火两种热处理工艺对65Mn钢表面渗硼层组织和性能的影响。结果表明:经该工艺热处理后,65Mn钢表面渗硼试样呈现出典型的表硬芯韧组织特征,其表面为高硬抗磨的硼化物,芯部为强韧的回火屈氏体或下贝氏体;同时,渗硼层物相由以FeB相为主转变为以Fe2B相为主,虽硬度、耐磨性有所下降但其脆性降低了1～2个等级;此外,等温淬火处理在降低热处理应力、保持表面硬度及耐磨性和改善芯部强韧性等方面均好于淬火-中温回火处理。     

稀土硼铬共渗工艺及渗层性能的研究

研究了４５钢、Ｔ１０钢固体粉末法稀土硼铬共渗工艺及渗层的耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性能。发现ＲＥ－Ｂ－Ｃｒ共渗速度低于ＲＥ－Ｂ共渗，但稀土对硼铬共渗有明显的催渗作用，其最佳浓度为３％；ＲＥ－Ｂ－Ｃｒ共渗层具有较高的表面硬度和较小的硬度梯度，和渗硼层相比，耐磨性和耐蚀性分别提高３倍，抗７００℃氧化性提高１０倍左右。     

表面纳米化对45钢硼铬稀土低温共渗的影响

采用快速多重旋转技术(FMRR)对45钢进行表面纳米化处理,然后对其进行650℃×6 h的硼铬稀土低温共渗,并利用TEM、SEM、电子显微硬度计进行表征。结果表明:快速多重旋转技术处理后的45钢表面发生了剧烈塑性变形,产生了纳米级晶粒,变形层厚度约30μm,硬度比基体提高40%;处理后的45钢表面硼铬稀土低温共渗层无明显的梳齿状、较为连续,平均厚度27μm,其硬度为1200~1700 HV,共渗层主要由单相Fe2B组成。     

钢在A1相变点之下的稀土硼氮共渗

研究了钢在Ａ１相变点以下温度进行固体稀土硼氮共渗的工艺方法、渗剂的成分;分析和测试了共渗层的组织结构、渗层深度及表面硬度;对比了渗层耐磨性和抗蚀性。结果表明,低温稀土硼氮共渗可使钢件获得实用的硬化层,这种渗层具有根高的磺度、耐磨性及抗蚀性。     

稀土元素对45钢固体渗硼的催渗作用

对45钢进行了单元渗硼与硼稀土共渗,观察了渗硼层的组织、厚度,测试了各渗硼样品显微硬度、耐磨性和耐蚀性等性能.结果表明,加入稀土元素以后,渗硼层基本为单相的Fe2B,硼针变长,取向明显.在950 ℃×5 h渗硼条件下,稀土氧化物质量分数在8%～9%时,渗层厚度最大.质量分数为9%稀土-硼共渗可以提高硼原子的渗入深度约1.5倍.与单元渗硼样品相比,硼稀土共渗样品具有较高的硬度、耐磨性能和耐酸、碱、盐腐蚀性能.     

45钢低温气体多元共渗的研究

为提高机械零件的耐磨性和使用寿命,对45钢进行低温气体氮-碳-硼-稀土多元共渗.结果表明,45钢经多元共渗后,在材料表面形成较厚的化合物层和扩散层,稀土元素镧也渗入了钢的表面,起到微合金化的作用,使材料的耐磨性、得到明显提高.该工艺处理温度低、生产周期短、工件变形小、能源消耗低,且易实现和掌握.     

低温气体多元共渗与复合表面处理技术的对比研究

低温气体多元共渗技术在提高材料表面硬度、耐磨性和耐蚀性等性能的应用方面取得一定的进展,但单一的表面技术往往具有一定的局限性,因此采用低温气体多元共渗与高频感应淬火技术相结合的复合表面处理处理技术对20钢进行表面处理,并与低温气体多元共渗技术进行比较,分析复合表面处理技术对20钢显微硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。结果表明,经过复合表面处理后,20钢表面硬度达到830HV,耐磨性有显著提高,但是耐蚀性有所下降。     

低温稀土渗硼对淬火态Cr12MoV钢耐磨性的影响

采用自制稀土粉末渗硼剂在680℃下对淬火态Cr12MoV钢进行9 h稀土硼共渗,较为系统地研究了渗硼前后的微观形貌、显微硬度及其与Al2O3陶瓷球对磨的摩擦磨损行为。结果表明:经低温稀土渗硼后,淬火态Cr12MoV钢耐磨性得到大幅提高,磨损量仅为渗硼前的36.2%。     

20CrMnTi钢压辊深层稀土硼碳氮共渗

对20CrMnTi钢深层稀土硼碳氮共渗工艺进行了研究，并对其共渗层的组织、硬度及耐磨性和耐腐蚀性能进行了测试与分析。结果表明，与碳氮共渗工艺相比，深层稀土硼碳氮共渗层的硬度、耐磨性和耐蚀性明显提高。将其应用于20CrMnTi钢粮机压辊，模具寿命提高了40％，取得了较好的经济效益。     

稀土La2O3对45钢渗硼层性能的影响

目的研究渗硼剂中稀土氧化物La_2O_3的添加量对45#钢渗硼层厚度及性能的影响。方法通过在渗硼剂中添加质量分数为0%、5%、10%的La_2O_3,对45#钢在850℃进行4h渗硼处理,利用金相显微镜观察渗硼层的形貌并测试其厚度,利用XRD分析渗硼层的物相结构,利用显微硬度计、磨损试验机、电化学工作站对渗硼层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及脆性进行测定及衡量。结果 45#钢渗硼后,硬度显著提高,且在渗剂中加入5%和10%的La_2O_3进行渗硼后,渗硼层厚度及硬度较渗剂中不加La_2O_3均有明显增加。在渗剂中添加不同含量的La_2O_3对渗硼层的耐磨性、耐蚀性以及脆性影响不同。添加5%La_2O_3进行渗硼后,渗硼层的耐磨性、耐蚀性最佳,脆性最小;添加10%La_2O_3进行渗硼后,渗硼层的耐磨性和脆性都比未加La_2O_3的要差,但耐腐蚀性较未加La_2O_3的要好。结论综合渗硼层的厚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及脆性指标,在渗硼剂中加入5%La_2O_3时,45#钢渗硼层厚度适中,性能最佳。     

钢的低温稀土渗硼研究

筛选出了能实现低温稀土渗硼膏剂；探讨了４５钢低温硼层的组织与性能。结果表明，低温渗硼层仍呈梳齿状，在渗硼层前沿没有如高温渗硼那样的晶粒粗大的伪共析或过共析组织的过渡区，而只有一个相对较窄的富碳区；低温渗硼层的耐磨性和耐蚀性较高温渗硼层有所提高，而其脆性却有所降低。     

固溶渗氮对Cr18Mn21Mo2.5钢组织及性能的影响

目的 提高Cr18Mn21Mo2.5钢的耐蚀性和耐磨性。方法 使用中频感应炉炼制9种正交设计固溶渗氮用钢，通过正交试验的极差分析得出渗氮效率最高的实验用钢（Cr18Mn21Mo2.5钢），采用高纯氮气在常压下对其进行固溶渗氮处理，同时对渗层的耐蚀性和耐磨性进行测试及机理分析。利用光学显微镜和XRD研究了Cr18Mn21Mo2.5钢及其渗氮层的显微组织及相组成，采用显微硬度测试仪对固溶渗氮后Cr18Mn21Mo2.5钢的硬度分布进行表征，采用电化学工作站及高速载流试验机进行耐蚀性及耐磨性研究。结果 在优化成分后炼制的Cr18Mn21Mo2.5钢具有良好的强度及韧性，对其在1200 ℃下固溶渗氮24 h可以制备出厚度高达1.4 mm的单一奥氏体渗层。渗氮后腐蚀电位提高，腐蚀电流降低。相比于未渗氮试样，渗氮（1200 ℃，24 h）后试样的阻抗弧半径由2500 Ω增大到8000 Ω，摩擦系数由0.33降低到0.28，磨损量从15.5 mg降低到8.7 mg。渗氮后Cr18Mn21Mo2.5钢的耐蚀性及耐磨性明显提高。结论 固溶渗氮后，N固溶到奥氏体晶格间隙中，固溶态的N促进钝化膜再构，同时N的固溶强化使材料表面硬度提高，渗氮层N含量的提高和渗层厚度的增加均有利于提高耐蚀性和耐磨性。     

TC4钛合金低温固体稀土-硼共渗

研究了TC4钛合金在950℃低温(β转变温度以下)下进行固体稀土-硼共渗的渗层形貌、物相组成、组织性能及基体相变。结果表明,低温稀土-硼共渗,可使TC4钛合金表面获得实用的渗硼硬化层,由TiB2和TiB双相化合物组成。同1050℃高温稀土-硼共渗相比,低温渗硼层致密均匀无孔洞,而且硬度梯度和脆性得到进一步改善。低温渗硼后TC4基体为等轴组织,性能良好,能有效地防止高温(β转变温度以上)时β相形成粗晶。低温渗硼有效地改善渗层的性能,减小工件畸变。     

45钢低温渗硼层的组织与性能

探讨了４５钢低温渗硼层的组织与性能，结果表明，氏温渗硼层通常呈针状，在渗硼层前沿没有如高温渗硼那样的晶粒粗大的伪共析或过共析组织的过渡区，而只有一个相对较窄的富碳区，低温渗硼层的耐磨性和耐蚀性较高温渗硼层有所提高，而其脆性却有所降低。在一定条件下会出现块粒状硼化物层，其耐磨性低于针状渗硼层，而其耐蚀性却优于针状渗硼层。     

激光辐照对渗硼后65Mn钢组织和性能的影响

采用激光辐照对渗硼后65Mn钢进行了表面改性,研究了激光重熔和激光淬火两种典型辐照处理后的微观组织、表层脆性和耐磨性。结果表明:65Mn钢渗硼试样,经激光重熔后其表层组织为夹杂着共晶硼化物的亚共晶组织(硬度约为880 HV),而经激光淬火后其表层组织是以Fe2B相为主的硼化物(硬度约为1100 HV),两种辐照处理后在次表层均形成了具有良好支撑作用的针状马氏体区;同时,两种激光辐照处理对表层脆性均有着较好的改善作用,脆性等级由原渗硼层的4级降低至1~2级;此外,经激光淬火后65Mn钢渗硼试样的耐磨性,不仅远好于激光重熔处理后的试样,而且也好于激光辐照处理前的渗硼试样。     

H13钢等离子低温渗硼的研究

为了提高热作模具钢H13的性能,延长模具的使用寿命,对表面纳米化后的热作模具钢H13,在远低于传统渗硼温度的600℃下实施等离子低温渗硼试验.结果表明:表面纳米化后的H13钢在600℃和4～8h的渗硼处理后,表面确实形成了6～10μm厚度的渗硼层,且具有约为16GPa的极高硬度;4～8h的不同渗硼时间,对渗硼层厚度,成分含量及形貌结构变化有影响,实验证明了表面纳米化处理对低温渗硼层的形成起到必要和良好的促进作用.     

65Mn钢渗硼层的微观组织、硬度及生长动力学

采用固体渗硼工艺对65Mn钢进行渗硼处理,并借助光学显微镜、X射线衍射仪、电子探针及维氏硬度计等手段系统研究了渗硼温度(800~1000 ℃)和渗硼保温时间(2~8 h)对65Mn钢渗硼层厚度、微观组织和硬度的影响规律以及渗硼层的生长动力学。结果表明,随着渗硼温度的升高或渗硼时间的延长,渗硼层的厚度不断增大,但当渗硼温度超过900 ℃时,渗硼层中黑色孔洞的数量、大小以及距离渗硼层表面的深度都逐渐增大。65Mn钢渗硼层都由Fe₂B柱状晶,以及位于Fe₂B柱状晶生长前沿及晶粒间的Fe₃(B,C)相、二元铁硅化合物和三元铁碳硅化合物组成,其维氏硬度(800~1590 HV0.05)远大于65Mn钢基体的硬度(238 HV0.05)。由于硬度较低的Fe₃(B,C)相和富硅相分布于高硬度的Fe₂B柱状晶晶粒之间,导致渗硼层的硬度并不随离渗硼层表面距离的增加而单调减小。渗硼层厚度的平方与渗硼时间呈线性关系,B原子在65Mn钢渗硼层中的扩散激活能为220.96 kJ/mol。     

QPQ处理氮碳共渗温度对45钢组织与性能的影响

对用于制作高压开关构件的45钢进行了3 h盐浴氮碳共渗,抛光后再进行400℃×30 min氧化的QPQ处理。通过观察渗层表面形貌,测量渗层表面硬度及耐磨性,分析了渗层性能与QPQ工艺之间关系。研究结果表明,45号钢在不同QPQ氮碳共渗温度下得到了不同厚度的化合物层,具有很高的硬度和耐磨性。当620℃氮碳共渗时,氮碳共渗层的综合性能最佳。     

45钢低温硼-铬-稀土共渗研究

为提高低温硼-铬-稀土共渗渗速,经多次共渗试验,筛选出以硼铁为供硼剂,氟硼酸钾为主要活化剂,效果最佳的低温共渗剂配方。结果表明:利用此共渗剂对45钢进行650℃×6h的低温共渗处理,可获得深约22μm的共渗层,共渗层呈梳齿状,具有较高的硬度及较好的耐磨粒磨损性能。