40Cr钢固体渗硼研究

【摘要】：以40Cr钢作为固体渗硼基体,采用正交实验研制以硼砂作为供硼剂的渗硼剂；采用XRD、金相分析和显微硬度测试等方法,对不同渗剂用量下渗硼层组织和性能进行研究,确定最佳渗剂用量。对渗硼动力学进行了分析与计算,以便于在生产中预测和控制渗硼层厚度,研究了40Cr钢渗后热处理对渗硼层组织和性能的影响。 采用正交实验研制的渗硼剂配方为硼砂15%,活化剂28%,还原剂20%,其余为填充剂。用此渗剂对40Cr冈进行910℃×5h渗硼处理,可获得151μm的II型双相渗硼层。随着渗剂用量增加,硼化物齿变粗,渗硼层厚度增加,硬度有所提高,但是渗剂用量有个最佳值(1.46g/cm2),超过最佳值后,随着渗剂用量增加,渗硼层厚度增加不明显。用Sigma Plot10.0软件对渗硼动力学实验数据进行了分析和拟合,得出渗硼层等厚度图,为制定渗硼工艺提供依据,并计算出了硼原子在不同温度下的生长速率速率常数：K850℃=2.3826×10-13m2/s,K880℃=4.4225×10-13m2/s,K910℃=1.46885×10-12m2/s,平均扩散激活能为238kJ/mol。渗硼后进行热处理不影响渗硼层相组成、厚度及金相组织。