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热加工工艺 1995年第4期24卷 34-35页

作者：关长斌赵品杨书舫战德平燕山大学本溪市力车厂

采用正交设计方法研究了合成金刚石用Ｎｉ７０Ｍｎ２５Ｃｏｓ合金固体渗硼及其对人工合成金刚石强度的影响。采用方差分析方法优选出该合金最佳渗硼工艺．

关键词：固体渗硼金刚石镍基合金催化剂

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不锈钢固体渗硼工艺及性能

不锈钢固体渗硼工艺及性能

作者：屠纯洁南京理工大学

学位级别：硕士

采用固体渗硼技术对20Cr13、95Cr18以及316不锈钢分别在880℃、910℃和940℃保温5、7、9和11h渗硼。渗硼剂采用碳化硼型渗剂体系,改变渗硼剂中供硼剂与活化剂的比例、填充剂和催渗剂的成分以及比例观察渗硼层金相组织,确定最优渗剂配方... 详细信息

采用固体渗硼技术对20Cr13、95Cr18以及316不锈钢分别在880℃、910℃和940℃保温5、7、9和11h渗硼。渗硼剂采用碳化硼型渗剂体系,改变渗硼剂中供硼剂与活化剂的比例、填充剂和催渗剂的成分以及比例观察渗硼层金相组织,确定最优渗剂配方;利用光学金相、SEM、EDS、XRD和显微维氏硬度等方法,对渗硼层组织进行分析,确定不同基体组织及成分的不锈钢对应的渗硼层组织;对三种不锈钢得到的渗硼层分别测量厚度,同时进行动力学分析,画出等厚度图;采用高温磨损试验对渗硼层的性能进行测试,测试不锈钢经渗硼后的高温耐磨性能。研究表明：渗剂中供硼剂与活化剂的比例为1：1时,渗硼层厚度适宜,组织致密。在渗剂中添加稀土后,渗硼层厚度增加,孔洞减少;而在渗剂中添加NH4C1后,渗层虽然增厚,但是孔洞增加。使用最优渗剂配方对三种不锈钢进行固体渗硼,金相组织结果显示渗硼层前端平缓,无明显齿状。两种马氏体不锈钢的渗硼层主要由Fe2B、FeB和CrB相组成,而奥氏体不锈钢的渗硼层则由Fe2B、FeB、CrB和Ni2B组成。20Cr13、95Cr18和316不锈钢的扩散激活能分别为111 kJ/mol、191 kJ/mol和236 kJ/mol,说明扩散激活能的大小和不锈钢的基体组织和自身碳以及合金元素的含量有关。对20Cr13的渗硼试样和未渗硼试样进行往复磨损和高温摩擦磨损实验,渗硼试样的磨损量仅为未渗硼试样的50%,且渗硼层在200℃时仍有很好的减磨作用,表明渗硼可以大大提高不锈钢的耐磨损性能。

关键词：不锈钢固体渗硼渗剂配方动力学研究高温磨损

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45钢棒条固体渗硼工艺及性能的研究

45钢棒条固体渗硼工艺及性能的研究

作者：姚海波郑州大学

学位级别：硕士

振动筛分领域广泛使用棒条筛板,棒条筛板所用棒条主要为60Si2Mn弹簧钢,这种材料在使用过程中存在的一个主要问题即为棒条的硬度偏低,导致棒条的使用寿命较短,严重影响棒条筛板的使用性能。渗硼处理能够明显提高材料表面硬度、耐磨性、... 详细信息

振动筛分领域广泛使用棒条筛板,棒条筛板所用棒条主要为60Si2Mn弹簧钢,这种材料在使用过程中存在的一个主要问题即为棒条的硬度偏低,导致棒条的使用寿命较短,严重影响棒条筛板的使用性能。渗硼处理能够明显提高材料表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性,用于棒条的处理能够提高棒条的表面硬度从而可能有效地提高棒条筛板的使用寿命。本文采用固体粉末渗硼法对45钢进行渗硼处理,通过单因素试验及正交试验优化了渗硼工艺参数以及自制渗硼剂配比。使用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪观察各试样的显微组织及表面形貌,测定渗硼层厚度和元素在渗层中的分布。使用“三钾”试剂侵蚀渗硼层区分FeB和Fe2B两种硼化物,并通过X射线衍射仪分析渗硼层物相结构。在显微硬度计下测量渗硼层硬度值,采用自制磨料磨损试验机模拟棒条筛板工况进行磨损试验,根据试验结果分析了这种工艺在棒条筛板上应用的可能。试验结果表明：45钢渗硼处理的理想工艺参数为：渗硼温度920℃,渗硼时间6h,渗剂配比为：Na2B4O7 10%, KBF4 10%, NH4C11%,硅铁15%,木炭20%,活性炭2%,余量石墨。通过920℃×6h渗硼处理后可以获得厚度为134μm的单相Fe2B组织,硼化物呈齿状分布。渗层内B元素由表面至心部呈阶梯状降低。C、Si元素在渗层表面含量较高,硼化物层中含量则极低,而过渡层中出现两种元素富集的情况。硼化物层中B、Fe原子比例基本接近于1：2,说明渗硼层中主要存在Fe2B组织。硼化物具有本质脆性,主要表现为剥落脆性,同时表面的疏松和孔洞也是引发渗硼层高脆性的主要原因。经920℃×6h渗硼处理可以得到单相Fe2B渗硼层,其最高硬度在1300～1400HV0.1,渗硼处理后出炉空冷可以获得平缓的表层硬度梯度,较低的渗层剥落脆性以及最佳耐磨性,低应力磨料磨损试验结果表明其耐磨性是棒条筛板现用棒条材料60Si2Mn的18倍左右,证明这种材料可以应用于棒条筛板上。为降低渗硼处理成本,进行渗剂回收处理试验。使用添加30%新渗剂的回收渗剂进行渗硼,能够获得厚度为128μm的渗硼层,渗剂成本可降低约70%。

关键词：固体渗硼棒条筛板 45钢单相Fe2B 脆性显微硬度耐磨性

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Cr12MoV钢固体渗硼研究

Cr12MoV钢固体渗硼研究

作者：郝少祥郑州大学

学位级别：硕士

采用正交试验方法，使用自配的固体粉末渗剂，对Cr12MoV钢进行固体渗硼试验。利用OLYMPUS(BH-2)金相显微镜、QUANTA-200型扫描电镜、JSM-6700F型扫描电镜、Hv-1000显微硬度计，对渗硼层进行组织观察和相分析以及测试渗硼层显微硬度。在... 详细信息

采用正交试验方法，使用自配的固体粉末渗剂，对Cr12MoV钢进行固体渗硼试验。利用OLYMPUS(BH-2)金相显微镜、QUANTA-200型扫描电镜、JSM-6700F型扫描电镜、Hv-1000显微硬度计，对渗硼层进行组织观察和相分析以及测试渗硼层显微硬度。在室温条件下，在M-200型磨损试验机、ML-100型磨料磨损试验机上进行渗硼层的磨损试验。在SX2-12-10箱式电阻炉中进行渗硼层的后续热处理。试验结果表明：普通渗硼时，渗硼的优化工艺参数为950℃×7h;稀土-硼共渗时，渗硼的优化工艺参数为950℃×5h，稀土优化加入量为0.3％。后续的热处理工艺为970℃淬火、200℃回火。无论是普通渗硼还是优化的稀土-硼共渗，渗硼层均由硼化物层和过渡区组成。硼化物层均由FeB相、FeB相、(Fe、Cr)B相、细小的(Fe、Cr)C相、块状的(Cr、Fe)C相和岛状(Fe、Cr)C组成。过渡区均由块状(Cr、Fe)C相、须状(Fe、Cr)B相、岛状(Fe、Cr)C相、细小的(Fe、Cr)C相及屈氏体等组成。过渡区中碳化物及硼化物相的存在可强化和细化过渡区的组织，提高过渡区对硼化物层的支撑作用，有利于硼化物层与心部的结合。在相同的渗硼工艺条件(600℃×1h→950℃×5h)下，优化的稀土-硼共渗层比普通渗硼层增厚约1／5，且硼化物层中缺陷(疏松、孔洞)少，组织较致密。在渗硼层的显微硬度方面，无论是普通渗硼还是优化的稀土-硼共渗，两者相比差别不大，最高硬度都出现在次表层而不是表层，渗层显微硬度都呈梯度分布，只是优化的稀土-硼共渗层的显微硬度是平缓过渡，而普通渗硼层的显微硬度则是陡降的，。脆性相比，优化的稀土-硼共渗层脆性(1级)比优化的普通渗硼层脆性(3级)低二个级别。在耐磨性方面，优化的稀土-硼共渗层比普通渗硼层高出约15倍。无论是普通渗硼还是稀土-硼共渗，温度都是最主要的影响因素。随着渗硼温度的升高，渗硼层均增厚，同时也使渗层中疏松、孔洞增多。对于普通渗硼和稀土-硼共渗，随着保温时间的延长，渗层增厚。但在5h保温时间内，普通渗硼层增厚显著;超过这一保温时间，随着保温时间的进一步延长，渗层增厚不显著。而对于稀土-硼共渗，超过这一保温时间(5h)，随着保温时间的进一步延长，渗层增厚缓慢。说明稀土-硼共渗需要一定的保温时间与之匹配，在匹配的保温时间内，才能充分发挥稀土的催渗作用，获得最佳渗层厚度。基于此，在0.3％稀土加入量(质量分数)条件下，选择5h保温时间为宜。在950℃×5h渗硼条件下，随着稀土加入量的增大，渗硼层增厚，在0.3％的加入量时渗硼层厚度达到最大值(90μm)，超过这一加入量，渗硼层的厚度反而减薄。对于普通渗硼，升高渗硼温度和延长保温时间都可增高渗硼层显微硬度。对于稀土-硼共渗，在相同渗硼条件(600℃×1h→950℃×5h)下，稀土加入量超过一定值(0.3％)，硼层显微硬度则会下降。在相同的磨损试验条件下，经600℃×1h→950℃×5h渗硼后，优化稀土-硼共渗层的耐磨性高于普通渗硼层。渗硼后，后续热处理工艺对渗硼层的耐磨性有显著影响。在相同渗硼工艺(600℃×1h→950℃×5h)和相同的磨损条件下，再经970℃淬火、200℃回火处理，优化稀土-硼共渗层的耐磨性高于普通渗硼层。对于稀土-硼共渗，在相同渗硼工艺(600℃×1h→950℃×5h)和相同的磨损条件下，

关键词： Cr12MoV钢固体渗硼渗硼

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氧化镧对TB2合金固体渗硼层性质的影响

氧化镧对TB2合金固体渗硼层性质的影响

作者：刘丹昆明理工大学

学位级别：硕士

钛合金因其优异的综合性能而广受关注。但是钛合金的硬度较低,耐磨性较差,将导致工件在使用过程中容易出现因滑动或者转动接触而发生表面的磨损,甚至会产生疲劳裂纹,进一步发展会使零件失效或报废。因此,需要对钛合金进行表面改性。固... 详细信息

钛合金因其优异的综合性能而广受关注。但是钛合金的硬度较低,耐磨性较差,将导致工件在使用过程中容易出现因滑动或者转动接触而发生表面的磨损,甚至会产生疲劳裂纹,进一步发展会使零件失效或报废。因此,需要对钛合金进行表面改性。固体渗硼法由于具有工艺设备简单、操作方便灵活、渗硼剂配方易于调整、工件渗后易于清理等优点,是目前应用最广的表面改性技术。本课题采用固体渗硼法对TB2钛合金进行渗硼处理,通过设计一个四因素-三水平的正交实验,分析了稀土氧化物种类与含量、渗硼温度和时间对渗硼层形貌、渗硼层厚度、表面硬度和摩擦系数的影响,确定了固体粉末+稀土氧化物渗硼的最佳工艺参数。正交实验结果表明,稀土种类对渗硼层厚度、表面硬度和摩擦系数的影响最小,而渗硼温度和时间的影响最大。固体粉末+稀土氧化物渗硼的最佳工艺参数为:稀土氧化物为LaO,稀土氧化物添加量为4%,渗硼温度为1373K、渗硼时间为20小时。表面和截面形貌分析结果表明,添加LaO可以提高渗硼层表面的平整度;渗硼层表面XRD、XPS结果表明,LaO不与Ti和B发生反应,只起到催渗作用,促进渗硼层的生长。TEM结果表明,在Ti B和Ti的晶界处某些区域出现了微量元素的富集,且Ti B和Ti具有如下位相关系:(001)TiB//(100)Ti;[0-10]Ti B//[0-10]TiLa-B共渗可以大幅度的提高TB2钛合金的表面硬度和耐磨性,致密且质硬的渗硼层使材料表面的磨损减缓,减少粘着磨损,使材料的耐磨性能提高,服役时间增长。La-B共渗后的试样比TB2钛合金更耐腐蚀,且渗硼层的出现使材料在腐蚀过程更趋向于均匀腐蚀,局部腐蚀和点蚀减少,使TB2钛合金能在更严峻的工件条件下服役,延长其工作寿命。采用两种扩散模型d=Dt和d=kt对TB2钛合金渗硼层的生长动力学进行模拟,并选用相关系数R、平均绝对值相对误差MARE和均方根误差RMSE三个参数对两种扩散模型的准确度进行定性分析。结果表明,扩散模型d=Dt对渗硼层厚度的预测有较高的准确性。利用Arrhenius型方程,分析TiB层、TiB晶须中B的扩散系数的自然对数与渗硼温度的倒数的拟合直线的斜率,计算出TiB层B的扩散激活能为229.815kJ/mol,TiB晶须中B的扩散激活能为342.559 kJ/mol。

关键词： TB2钛合金氧化镧固体渗硼 La-B共渗渗硼层性能

采用固体渗硼法在Ti6A14V合金表面制备渗硼层的研究

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采用固体渗硼法在Ti6A14V合金表面制备渗硼层的研究

作者：张敏太原理工大学

学位级别：硕士

由于钛合金的比强度高、弹性模量低、耐热性和耐腐蚀性能好,成为航空航天工业中不可或缺的材料。但是,钛合金硬度低、耐磨性能差等不足限制了其在工业应用中的进一步发展。因此,通过表面改性来提高其耐磨性是钛合金应用中需重点解决的... 详细信息

由于钛合金的比强度高、弹性模量低、耐热性和耐腐蚀性能好,成为航空航天工业中不可或缺的材料。但是,钛合金硬度低、耐磨性能差等不足限制了其在工业应用中的进一步发展。因此,通过表面改性来提高其耐磨性是钛合金应用中需重点解决的命题。固体渗硼技术作为传统的表面改性手段,具有简单方便、易操作、所获渗层硬度高等特点。因此,本文采用固体渗硼技术,以主要成分为FeB的渗硼剂作为供硼源,研究在Ti6A14V表面获得渗硼改性层的性能。固体渗硼的保温温度和时间是影响渗硼层性能的主要因素。因此试验选取在940℃和860℃的渗硼温度下,分别保温2h和4h的工艺方案。对不同工艺下所形成的渗硼层的厚度、组织、相结构和硬度进行分析。采用球-盘磨损试验机对比分析了Ti6A14V基体和不同工艺下所获得的改性层的摩擦学行为。利用CS350电化学测试系统对Ti6A14V基体和改性层在0.6mol/L的NaCl溶液中的腐蚀行为进行考察。通过以上的实验分析得出如下结果：1、经过以上渗硼工艺处理后,钛合金表面形成了一定厚度的渗硼层。EDS分析表明,B元素的存在促使Ti6A14V表面的A1元素向内部迁移。X射线衍射分析表明,渗硼层由TiB和TiB2双相化合物组成。2、渗硼温度为940℃的渗硼层表面有很多圆形颗粒,860℃的渗硼温度下所形成的渗硼层表面呈针状组织分布,而且排列紧密。经过2h保温处理后的渗硼组织的颗粒较4h的稍小,可能是由于随着保温时间的增大,颗粒也随之长大。钛合金表面的渗硼层硬度呈梯度下降,其表面硬度最高可达1885HK0.025.3、渗硼温度为940℃时,不同渗硼时间下所得的渗硼层在稳定阶段的摩擦系数分别为0.24和0.22都较基体的0.38小,减摩效果好。渗硼温度为860℃,不同渗硼时间下所得渗硼层稳定阶段的摩擦系数分别为0.42和0.40都较基体的0.38大,没有起到减摩效果。4、在加载2.5N,跑合100m的磨损试验中,经过磨痕形貌和磨痕轮廓的分析发现,基体的磨痕最宽最深,经过渗硼处理后的试样耐磨性明显提高。经过磨损体积的计算分析可得,基体的磨损体积分别为1#(940℃×2h)试样的568倍,2#(940℃×4h)试样的6倍,3#(860℃×2h)试样的2倍和4#(860℃×4h)试样的8倍。5、在0.6mol/L的NaCl溶液中对基体和渗硼层的极化曲线进行测定。结果表明：基体的自腐蚀电流密度较不同工艺下所获渗硼层的小,说明基体的腐蚀速率最慢;2#(940℃×4h).3#(860℃×2h).4#(860℃×4h)试样的自腐蚀电位比基材的高,说明其在自腐蚀电位下不易被腐蚀。

关键词：固体渗硼 Ti6Al4V合金摩擦磨损行为电化学腐蚀极化曲线

Inconel625镍基合金固体渗硼组织结构和摩擦磨损性能研究

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Inconel625镍基合金固体渗硼组织结构和摩擦磨损性能研究

作者：马一林太原理工大学

学位级别：硕士

镍基高温合金凭借自身独特的耐高温和耐腐蚀性,在航天航空领域中拥有不可替代的地位。但其硬度低、耐磨性差等缺点限制了该合金的进一步发展和使用。表面处理是提高镍基合金硬度和改善磨损性能的主要途径之一。其中固体渗硼具有操作简... 详细信息

镍基高温合金凭借自身独特的耐高温和耐腐蚀性,在航天航空领域中拥有不可替代的地位。但其硬度低、耐磨性差等缺点限制了该合金的进一步发展和使用。表面处理是提高镍基合金硬度和改善磨损性能的主要途径之一。其中固体渗硼具有操作简单、渗层硬度高等优点,是一种常用提高金属材料表面硬度和耐磨性的表面改性工艺。本文采用颗粒固体渗硼剂,在不同的温度(900℃,950℃和1000℃)和时间(4h,6h和8h)下对Inconel625镍基合金进行固体渗硼处理,研究了渗硼层的组织结构和摩擦磨损性能及其机理;在渗硼剂中加入稀土铈,研究了稀土元素对渗硼层组织结构与摩擦磨损性能的影响,探讨了稀土对渗硼的催渗作用机制。实验结果对Inconel625等镍基合金的表面处理及其应用具有一定的指导意义。具体的研究结果如下:***625镍基合金经过固体渗硼后表面形成了稳定的多相渗硼层结构,最上面为致密的铬硼化合物层,主要包含CrB、CrB、CrB、CrB化合物相,下层为细针状的含NiB和NiB镍硼化合物层。随着渗硼温度的提高,渗硼层的厚度增加,但当温度达到1000℃时出现了硅化层和扩散层。2.固体渗硼可以明显提高Inconel625镍基合金的表面硬度。其中950℃8h渗硼后试样表面硬度最高(1239HV),较基体提高了4.1倍。3.在常温摩擦条件下,固体渗硼后的Inconel625镍基合金试样的摩擦系数较基体明显下降,磨损量大幅度减小,渗硼后有效提高了Inconel625镍基合金的常温耐磨性能。其中,950℃渗硼后6h摩擦系数最低,磨损量最小,具有最优的耐常温摩擦磨损性能。***625镍基合金经过固体渗硼后,在500℃高温摩擦磨损条件下,摩擦系数呈现先平稳后增大最后稳定的趋势,稳定后的摩擦系数与基体相比明显下降,磨损体积大幅度降低,固体渗硼可以有效提高Inconel625镍基合金的高温耐磨性能。随着渗硼温度的提高,950℃稳定后的摩擦系数与磨损体积最小,耐高温磨损性能最优;随着渗硼时间的提高,6h摩擦系数与磨损体积最小,耐高温磨损性能最优。5.对加入不同含量稀土对渗硼效果影响的试验表明,稀土添加量为5%时渗硼层的厚度与质量最佳。加入稀土渗硼后试样表面呈现山峦状形貌,与未加入稀土渗硼试样相比,表面变得更加粗糙;渗硼层结构更加致密,未出现如前所述的明显分层,渗硼层厚度也明显增加,试样表面硬度提高;XRD相组成并未发生改变,只是铬硼相的峰值强度升高,未检测出稀土化合物相;常温摩擦磨损实验中,摩擦系数变小,比磨损率下降了0.44倍,耐常温磨损性能提高;高温摩擦磨损实验中,摩擦系数一直保持稳定状态,摩擦系数比未加入稀土的渗硼试样稳定后的摩擦系数低,比磨损率下降了0.21倍,耐高温磨损性能提高。

关键词： Inconel625镍基合金固体渗硼渗硼温度渗硼时间稀土摩擦磨损

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固体渗硼工艺及渗硼层耐磨性能的初步探讨

安徽工业大学学报(自然科学版) 1985年第1期 32-37+51页

作者：王豫王道列马鞍山钢铁学院马鞍市科技情报研究所

本文介绍了几种钢种在使用相同渗硼剂条件下,渗硼工艺的试验结果,并对渗硼层的组织和性能进行了比较,为生产上的选材和确定合理的渗硼工艺参数提供试验依据。

关键词：耐磨性能初步探讨固体渗硼渗硼层

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固体渗硼层中孔洞成因的探讨

金属热处理学报 1985年第2期 20-29页

作者：吴宝善谢泽嘉何力兰州大学贵州省机械研究所贵州工学院

本文采用固体渗硼方法,对多种钢材渗硼层进行孔洞形态特征的观察和孔洞内成分元素的测定,探讨了孔洞的成因并提出了孔洞形成的一些看法。结果表明:孔洞是含有Si、S及微量渗剂分解元素的多面体缺陷,并是先天性微裂源。孔洞沿晶界滑移或... 详细信息

本文采用固体渗硼方法,对多种钢材渗硼层进行孔洞形态特征的观察和孔洞内成分元素的测定,探讨了孔洞的成因并提出了孔洞形成的一些看法。结果表明:孔洞是含有Si、S及微量渗剂分解元素的多面体缺陷,并是先天性微裂源。孔洞沿晶界滑移或解理导致孔洞的联结和显微裂纹的扩展。作者认为:孔洞的形成是渗硼初期表层过饱和品格空位聚集成核,并因渗硼气氛沿硼化物边界或晶界进入孔核和扩大作用的结果。据此提出了减少孔洞的工艺途径。

关键词：孔洞固体渗硼形态特征沉积构造渗硼层

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固体渗硼技术的研究与应用

热处理 2011年第3期26卷 1-8页

作者：陈树旺陈卫东北京理工大学材料科学与工程学院北京100081 空军装备部航空所北京100076

回顾了渗硼技术的历史,介绍了固体渗硼技术的理论和实践,包括渗硼机制,钢铁渗硼层的组织和性能,冷作模具钢、热作模具钢、不锈钢、耐热钢的固体渗硼,以及固体渗硼技术在某些零件上的应用。

关键词：固体渗硼硬度硼化物应用

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