40Cr、12CrMoV離子滲硼及其耐磨性能研究.pdf

1、40Cr淬透性較高，調(diào)質(zhì)后具有良好的綜合力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于機(jī)床、汽車、拖拉機(jī)的絲杠、齒輪、軸、蝸桿、螺栓、摩擦片等重要零件，但其表面硬度低，耐磨性差，嚴(yán)重影響其使用壽命。12CrMoV是耐高溫合金鋼，在高溫環(huán)境下具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用在火力發(fā)電廠鍋爐再熱器，過熱器等受熱面管道中。沖蝕磨損是電廠鍋爐對(duì)流受熱面泄漏的主要原因之一，占到鍋爐事故的75[％]以上。因此，研究對(duì)流受熱面的耐磨損性能，對(duì)解決電廠爆管問題有很重要的實(shí)際意義

2、。本文針對(duì)這些問題，采用等離子滲金屬技術(shù)對(duì)40Cr和12CrMoV基體進(jìn)行離子滲硼處理，提高其耐磨性。
　　 本文分別以FeB、Mo、TiB2為源極在850℃、900℃、950℃溫度下對(duì)40Cr鋼進(jìn)行離子滲硼，通過對(duì)其截面金相組織、成分分布、相結(jié)構(gòu)分析，硬度、表面粗糙度、摩擦磨損性能測(cè)試，對(duì)比研究了同一種源極下溫度對(duì)離子滲硼的影響以及同一溫度下不同源極離子滲硼的效果。確定了采用等離子滲技術(shù)對(duì)40Cr鋼進(jìn)行離子滲硼處理的較佳源極材

3、質(zhì)結(jié)構(gòu)和較佳工藝溫度。在此基礎(chǔ)上，950℃下對(duì)12CrMoV基體分別采用FeB+Mo和TiB2作為源極對(duì)其進(jìn)行離子滲硼處理，對(duì)比研究了兩種供硼源生成的滲硼層在不同溫度下的耐熱態(tài)飛灰沖蝕性能。
　　 固定源極以比較溫度對(duì)離子滲硼效果的影響，通過金相檢測(cè)看出，隨著溫度的升高試樣滲硼層的厚度相應(yīng)增加，950℃下效果較好。以FeB、TiB2、FeB+TiB2+Mo分別作源極對(duì)比不同源極構(gòu)成的離子滲硼效果，發(fā)現(xiàn)以FeB+TiB2+Mo作源

4、極時(shí)效果較好。通過GDS成分分析看出，40Cr基體和12CrMoV基體表面的滲硼層中，B、Fe、Mo、Ti元素的分布都呈現(xiàn)梯度變化。通過對(duì)滲硼層的X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)了MoB相的存在，說明滲硼層中的FeB相有兩個(gè)來源，一個(gè)是直接從FeB化合物中來，另一個(gè)是從FeB中轟擊出的B和基體中的Fe結(jié)合而成。在有Fe、Mo、B同時(shí)存在的情況下形成了三元硼化物。對(duì)比硬度測(cè)試結(jié)果看出，40Cr經(jīng)表面滲硼處理后的硬度最高可達(dá)1139HK0.025，是基體

5、的五倍多，硬度影響區(qū)可達(dá)到距表面60μm。通過球-盤磨損試驗(yàn)分析可知經(jīng)滲硼處理后試樣的摩擦系數(shù)相對(duì)基體有一定的減小，其耐磨性能有所提高；磨痕寬度隨著溫度的升高顯著減??；及時(shí)清理磨屑可以有效降低試樣的摩擦系數(shù)。采用TR240便攜式表面粗糙度儀測(cè)量不同供硼源極處理后試樣的表面粗糙情況發(fā)現(xiàn)，試樣的表面粗糙度和源極的布置方式有很大的關(guān)系。源極下置時(shí)，工件的表面粗糙度相對(duì)較小，源極上置并時(shí)，工件表面粗糙度較大。
　　 通過高溫飛灰沖蝕試驗(yàn)