45鋼表面滲硼的工藝研究

1、14545鋼表面滲硼工藝的實驗研究鋼表面滲硼工藝的實驗研究1概述概述1.1引言滲硼工藝自誕生至今已有100多年的歷史[1]，此間國內(nèi)外的同行們創(chuàng)造發(fā)明了許多滲硼方法，如固體滲硼、電解滲硼、膏劑滲硼、硼砂熔鹽滲硼等，其中固體滲硼因具有操作方便、使用設備簡單、質(zhì)量易控制等優(yōu)點因而在生產(chǎn)中得到較廣泛的應用。近年來在國內(nèi)外都得到了很大的發(fā)展，滲硼件已在各類工業(yè)中得到應用，取得了良好的效果。經(jīng)過滲硼處理的機件一般使用壽命可提高24倍，甚至更高。眾

2、所周知，硼化物層具有硬度高(Fe2B為1290～1680HVFeB為1890～2340HV、耐蝕性、耐磨性好，抗高溫氧化性及紅硬性優(yōu)良等優(yōu)點，但由于目前滲硼處理的溫度較高，滲硼處理后零件的變形較大以及滲層較薄、滲層脆性較大、成本較高等原因，特別是當滲層為雙相（Fe2BFeB）時，脆性更高，使?jié)B硼的應用范圍受到一定的限制。本文主要研究45鋼進行固體滲硼及經(jīng)滲硼熱處理后對材料硬度、金相組織等的影響。1.2金屬熱處理1.2.1金屬熱處理的定義

3、金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度在不同的介質(zhì)中冷卻，通過改變金屬材料表面或內(nèi)部的顯微組織結構來控制其性能的一種工藝[2]。1.2.2金屬熱處理的工藝金屬熱處理是機械制造中的重要過程之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉

4、眼所能看到的，所以，它是機械制造中的特殊工藝過程，也是質(zhì)量管理的重要環(huán)節(jié)。3人們通過對滲硼層性能、產(chǎn)生過程、技術及工程應用的大量卓有成效的研究，使?jié)B硼成為了材料具備高強耐磨表層的最佳方法之一[7]。然而，當前滲硼還存在一些問題，主要表現(xiàn)在滲硼工藝不夠完善、滲層高脆性、零件變性后難以修復、滲劑價格昂貴等方面。1.3.2滲硼的工藝滲硼有固體滲硼、硼砂熔鹽滲硼、膏劑滲硼、及電解滲硼等。（一）固體滲硼：固體滲硼采用固體或粉末狀滲劑，不需要專門設

5、備，但勞動條件較差，滲硼后無法直接淬火，滲劑消耗較大。固體滲硼劑一般分為B4C型、BFe型和硼砂型[8]。目前最常用的是用下列配方的粉末滲硼法：5％KBF45％B4C90％SICMnFe。把這些物質(zhì)的粉末和勻裝入耐熱鋼板焊成的箱內(nèi)，工件以一定的間隔(20一30mm)埋入滲劑內(nèi)，蓋上箱蓋，在900—1000℃的溫度保溫1—5小時后，出爐隨箱冷卻即可。粉末滲硼法是固體滲硼法的一種。上列滲劑中各部分的作用是：B4C為硼的來源，KBF4是催滲劑

6、，SiC是填充劑，MnFe則起到使?jié)B劑滲后松散而不結塊的作用。如此滲硼后冷至室溫開箱時，滲劑松散，工件表面無結垢等現(xiàn)象，無需特殊清理。由于固體滲硼法無需特殊設備，操作簡單，工件表面清潔，已逐漸成為最有前途的滲硼方法[9]。（二）硼砂熔鹽滲硼：硼砂熔鹽滲硼設備簡單，一般為坩堝式鹽浴爐。生產(chǎn)成本低，操作方便，部分材料滲后可直接淬火。缺點是熔鹽流動性較差，殘鹽清洗比較麻煩，特別是小孔、不通孔中的殘鹽清洗更難。采用專門的殘鹽清洗可使清洗效果得到

7、一定的改善。（三）膏劑滲硼：膏劑滲硼是在固體滲硼劑的基礎上加粘結劑，涂覆于工件表面進行滲硼。粘結劑有水解硅酸乙酯、松香酒精、明膠、水等?？刹捎靡话愕募訜岱绞剑部刹捎酶袘訜?，激光加熱、等離子轟擊加熱等方式?？刹捎帽Ｗo氣氛保護，也可采用自保護滲硼膏劑。（四）電解滲硼：電解滲硼是以石墨或不銹鋼作陽極，工件作陰極，通過10~20V，0.1～0.5Acm2的直流電，在熔融的硼砂鹽中進行滲硼。電解滲硼時硼砂受熱分解并電離：Na2B4O7→2Na