不同渗硼处理工艺下H13钢的组织及抗熔损性能

发布时间：2021-07-05 13:22

　　对H13钢分别进行低温渗硼和高温渗硼+真空淬火+回火处理,研究了不同表面处理工艺下H13钢渗硼层的显微组织、硬度、物相组成及其抗热熔损性能。结果表明:经渗硼处理后,H13钢表面形成了一层连续致密的硼化物层,其硬度约为1 500HV;低温渗硼层厚度约为5μm,由Fe₂B、FeB和Fe₃（C,B）相组成,高温渗硼层厚度约为35μm,由单相Fe₂B组成;未渗硼、低温渗硼和高温渗硼试样的失重量和失重率依次减少,高温渗硼试样的抗熔损性能优于低温渗硼试样的抗熔损性能。 

【文章来源】：机械工程材料. 2020,44(S2)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

低温和高温渗硼处理后渗硼层的横截面形貌

由图2可以看出，渗硼处理后试样硬度从表面向心部依次降低，分别为硼化物层、过渡区和基体。其中硼化物层硬度约为1500 HV，基体硬度约为460HV，过渡区硬度明显高于基体硬度，这是因为渗硼时，碳和硅原子没有扩散到过渡区，硼化物层与H13基体未形成硬度偏低的软区，中间过渡区对硼化物层具有良好的支撑作用，且更有利于硼化物层与基体的结合[9]。有研究表明，H13钢中硅含量较高时，硅原子不会固溶于硼化物中，在渗硼过程中硅原子向过渡区扩散，造成硅元素富集，进而导致后续热处理时过渡区奥氏体化不充分，所得马氏体淬硬性偏低而形成软区[10]，在截面硬度上直接体现为在渗层与基体之间出现硬度较低区域。结合图1和图2可知，与低温渗硼试样相比，高温渗硼试样渗硼层和过渡区的厚度及显微硬度明显提高，其中硼化物层的厚度增加了约85%。渗硼层的生长速率常数K与温度T之间存在类似Arrhenius方程[11]的关系：

由图3可以看出：低温和高温渗硼处理后试样表面均未检测到α-Fe的衍射峰，表明试样表面已经完全被硼化物所覆盖，且硼化物层具有一定厚度；高温渗硼处理后的渗硼层由单相Fe2B组成，未出现FeB相，低温渗硼处理后的渗硼层主要由Fe2B和FeB两相组成，还出现了Fe3(C,B）相的衍射峰。这是因为Fe3(C,B）与渗碳体同属正交晶系，且硼原子和碳原子半径相近，故Fe3C中的碳原子能够被硼原子置换形成含硼渗碳体Fe3(C,B)[7,9]。低温渗硼处理后渗硼层中铁硼相的最强衍射峰明显弱于高温渗硼层的，说明低温渗硼时硼化物的择优取向生长特性没有高温渗硼时的显著，这与渗硼层截面形貌分析结果相符合。2.3 抗熔损性能

【参考文献】：
期刊论文
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[4]稀土La2O3对45钢渗硼层性能的影响[J]. 王兰,吴奕明,卞国阳,谢欣宇.  表面技术. 2019(02)
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[6]提高铝钢焊接接头力学性能的研究现状[J]. 李妍,刘宁,黄健康,樊丁.  电焊机. 2017(02)
[7]稀土对H13钢固体渗硼层高温摩擦磨损性能的影响[J]. 濮胜君,杨浩鹏,汪宏斌,吴晓春.  材料研究学报. 2015(07)
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[10]H13钢等离子低温渗硼的研究[J]. 王庆芳,吴晓春.  上海金属. 2009(02)

博士论文
[1]H13热作模具钢低温固体渗硼层形成机理的研究[D]. 杨浩鹏.上海大学 2014



本文编号：3266146