Cr12MoV鋼固體滲硼研究.pdf

1、采用正交試驗(yàn)方法，使用自配的固體粉末滲劑，對(duì)Cr12MoV鋼進(jìn)行固體滲硼試驗(yàn)。利用OLYMPUS(BH-2)金相顯微鏡、QUANTA-200型掃描電鏡、JSM-6700F型掃描電鏡、HV-1000顯微硬度計(jì)，對(duì)滲硼層進(jìn)行組織觀察和相分析以及測(cè)試滲硼層顯微硬度。在室溫條件下，在M-200型磨損試驗(yàn)機(jī)、ML-100型磨料磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行滲硼層的磨損試驗(yàn)。在SX2-12-10箱式電阻爐中進(jìn)行滲硼層的后續(xù)熱處理。 試驗(yàn)結(jié)果表明：普通滲硼

2、時(shí)，滲硼的優(yōu)化工藝參數(shù)為950℃×7h；稀土-硼共滲時(shí)，滲硼的優(yōu)化工藝參數(shù)為950℃×5h,稀土優(yōu)化加入量為0.3％。后續(xù)的熱處理工藝為970℃淬火、200℃回火。 無論是普通滲硼還是優(yōu)化的稀土-硼共滲，滲硼層均由硼化物層和過渡區(qū)組成。硼化物層均由FeB相、Fe2B相、(Fe、Cr)2B相、細(xì)小的(Fe、Cr)3C相、塊狀的(Cr、Fe)7C3相和島狀(Fe、Cr)23C6組成。過渡區(qū)均由塊狀(Cr、Fe)7C3相、須狀(Fe、

3、Cr)2B相、島狀(Fe、Cr)23C6相、細(xì)小的(Fe、Cr)3C相及屈氏體等組成。過渡區(qū)中碳化物及硼化物相的存在可強(qiáng)化和細(xì)化過渡區(qū)的組織，提高過渡區(qū)對(duì)硼化物層的支撐作用，有利于硼化物層與心部的結(jié)合。 在相同的滲硼工藝條件(600℃×1h→950℃×5h)下，優(yōu)化的稀土-硼共滲層比普通滲硼層增厚約1/5，且硼化物層中缺陷(疏松、孔洞)少，組織較致密。在滲硼層的顯微硬度方面，無論是普通滲硼還是優(yōu)化的稀土-硼共滲，兩者相比差別不大

4、，最高硬度都出現(xiàn)在次表層而不是表層，滲層顯微硬度都呈梯度分布，只是優(yōu)化的稀土-硼共滲層的顯微硬度是平緩過渡，而普通滲硼層的顯微硬度則是陡降的，。脆性相比，優(yōu)化的稀土-硼共滲層脆性(1級(jí))比優(yōu)化的普通滲硼層脆性(3級(jí))低二個(gè)級(jí)別。在耐磨性方面，優(yōu)化的稀土-硼共滲層比普通滲硼層高出約15倍。 無論是普通滲硼還是稀土-硼共滲，溫度都是最主要的影響因素。隨著滲硼溫度的升高，滲硼層均增厚，同時(shí)也使?jié)B層中疏松、孔洞增多。 對(duì)于普通滲

5、硼和稀土-硼共滲，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，滲層增厚。但在5h保溫時(shí)間內(nèi)，普通滲硼層增厚顯著；超過這一保溫時(shí)間，隨著保溫時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，滲層增厚不顯著。而對(duì)于稀土-硼共滲，超過這一保溫時(shí)間(5h)，隨著保溫時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，滲層增厚緩慢。說明稀土-硼共滲需要一定的保溫時(shí)間與之匹配，在匹配的保溫時(shí)間內(nèi)，才能充分發(fā)揮稀土的催滲作用，獲得最佳滲層厚度。基于此，在0.3％稀土加入量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))條件下，選擇5h保溫時(shí)間為宜。 在950℃×5h

6、滲硼條件下，隨著稀土加入量的增大，滲硼層增厚，在0.3％的加入量時(shí)滲硼層厚度達(dá)到最大值(90μm)，超過這一加入量，滲硼層的厚度反而減薄。 對(duì)于普通滲硼，升高滲硼溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間都可增高滲硼層顯微硬度。 對(duì)于稀土-硼共滲，在相同滲硼條件(600℃×1h→950℃×5h)下，稀土加入量超過一定值(0.3％)，硼層顯微硬度則會(huì)下降。 在相同的磨損試驗(yàn)條件下，經(jīng)600℃×1h→950℃×5h滲硼后，優(yōu)化稀土-硼共滲層

7、的耐磨性高于普通滲硼層。滲硼后，后續(xù)熱處理工藝對(duì)滲硼層的耐磨性有顯著影響。在相同滲硼工藝(600℃×1h→950℃×5h)和相同的磨損條件下，再經(jīng)970℃淬火、200℃回火處理，優(yōu)化稀土-硼共滲層的耐磨性高于普通滲硼層。對(duì)于稀土-硼共滲，在相同滲硼工藝(600℃×1h→950℃×5h)和相同的磨損條件下，分別經(jīng)過970℃淬火、200℃回火處理和1030℃淬火、500℃回火處理，試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過970℃淬火、200℃回火處理的滲硼層耐磨

8、性高于經(jīng)過1030℃淬火、500℃回火處理的滲硼層。也即，在相同滲硼工藝和相同磨損條件下，優(yōu)化稀土-硼共滲后再經(jīng)970℃淬火、200℃回火處理的滲硼層，其耐磨性高于普通滲硼后又經(jīng)970℃淬火、200℃回火處理的滲硼層，也高于優(yōu)化稀土-硼共滲的滲硼層，更高于優(yōu)化稀土-硼共滲后再經(jīng)1030℃淬火、500℃回火處理的滲硼層。 Cr12MoV鋼滲硼層組織中出現(xiàn)的主要缺陷有：疏松、孔洞、內(nèi)裂紋、滲層不均勻。試驗(yàn)結(jié)果表明，影響滲層中疏松、孔