低溫固體粉末滲鉻機(jī)理的研究.pdf

1、本文對(duì)低溫固體粉末滲鉻進(jìn)行了探索性的研究，并在20和45鋼表面上取得了滲鉻層。采用金相顯微鏡、X射線衍射、場(chǎng)發(fā)射等檢測(cè)方法研究了滲鉻層的形貌、微觀成分、相結(jié)構(gòu)等，討論了滲鉻層的形成機(jī)制。
　　 研究表明，在580～650℃下保溫3～5h，可以在20鋼、45鋼表面得到厚約2～8μm致密的滲鉻層，所得滲層質(zhì)量與基體碳含量、預(yù)處理?xiàng)l件、保溫時(shí)間等參數(shù)相關(guān)。隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)，所得滲層厚度增加、致密性和均勻性提高；試樣經(jīng)過淬火處理，所得滲層

2、厚度、致密性和均勻性與退火態(tài)試樣比較均有所提高；滲鉻過程中滾筒需進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證活性鉻原子供應(yīng)和滲層均勻，但轉(zhuǎn)速需進(jìn)行控制，否則易造成滲層疏松、孔洞;粗糙試樣表面的滲層厚度大于光滑試樣。
　　 試樣滲鉻層與基體間的貧碳薄層所發(fā)生的再結(jié)晶，是由滲鉻層的應(yīng)力引起的，在很大程度上消除了基體和滲層的應(yīng)力作用，增加了基體和滲層的結(jié)合強(qiáng)度。
　　 通過理論計(jì)算，證實(shí)在低溫固體粉末滲鉻過程中，空位機(jī)制對(duì)原子的擴(kuò)散、滲層的形成和生長(zhǎng)有著

3、重要的作用;淬火試樣脫碳層實(shí)際厚度與計(jì)算值在數(shù)量級(jí)上相符，約十幾至幾十微米，同時(shí)又由于空位擴(kuò)散機(jī)制的影響，增加了脫碳量，使脫碳層厚度大于計(jì)算數(shù)值。
　　 經(jīng)X射線衍射檢測(cè)和場(chǎng)發(fā)射分析表明，實(shí)驗(yàn)參數(shù)相同時(shí)，形成的滲層因試樣預(yù)處理?xiàng)l件的不同而異：退火態(tài)試樣所得滲層的主要相結(jié)構(gòu)為α-(Cr,Fe)、Fe-Cr，F(xiàn)e3C，沒有發(fā)現(xiàn)碳化鉻；淬火態(tài)試樣所得滲層的主要相成分為α-(Cr，F(xiàn)e)、Cr7C3、(FeCr)3C;滲層中鉻含量與基體

4、碳含量有關(guān)，45鋼滲層中鉻含量明顯高于20鋼。
　　 在低溫固體粉末滲鉻過程中，碳由基體向滲層的擴(kuò)散為上坡擴(kuò)散，在滲層中的擴(kuò)散則因試樣而異：在退火態(tài)鋼的滲層中，中間區(qū)域的碳含量最高，兩側(cè)含量遞減，成分曲線為左右對(duì)稱的拋物線。滲層中Fe3C的形成降低了碳的化學(xué)勢(shì)，提供了碳上坡擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力；對(duì)淬火態(tài)的試樣，由于淬火產(chǎn)生了大量缺陷，大大提高了碳在基體內(nèi)的擴(kuò)散速度，為表面碳化鉻的形成提供了足夠的碳。之后隨著滲層的增厚，各種原子在滲層中的