T10钢低温盐浴渗铬工艺的研究.pdf

《T10钢低温盐浴渗铬工艺的研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《T10钢低温盐浴渗铬工艺的研究.pdf（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、T10钢低温盐浴渗铬工艺的研究邹敢锋，黄元盛，袁叔贵（华南理工大学机电系，广东 广州510641）摘要：研究了T10钢低温盐浴渗铬工艺。结果表明，采用本文的盐浴渗剂，可在860 C以下温度对T10钢进行盐浴渗铬，并获得较厚的渗铬层，渗层表面硬度可达1300!1500V，表面铬浓度在65%!81%范围内。关键词：盐浴渗铬；显微硬度；铬浓度中图分类号：TG156.8+8；TG142.45文献标识码：A文章编号：0254-6051（2000）04-0028-02Study oH LoW Temperature Salt-bath chrom iziHg Process of T10 SteelZOU

2、 Gan-feng，UANG Yuan-sheng，YUAN Shu-gui（Depart ment of M echanical and e lectron in engineering，South China University of T echnology，Guangzhou 510641，China）Abstract：This paper deals W ith the study on loWtemperature salt-bath chrom izing process of T10 steel.The experi ment shoWed thatWhen the salt-

3、bath compound in this paper is used，salt-bath chrom izing of T10 steel can be carried out beloW860 C and a thick layercan be for med on the surface of the samples.M icrohardness of the layer is about 1300!1500 Vand chrom iumconcentration is 65%to 81%.Key Words：salt-bath chrom izing；m icrohardness；ch

4、rom iumconcentration1前言近几十年来，渗铬工艺发展很快，涌现出许多新方法。在气体法方面，有采用新的渗剂配方，促使表面脱碳，加快铬扩散的方法；以N2或N2+2为载体输送C rC l2气氛的气体渗铬工艺等。这些气体渗铬法虽有许多优点，但因氢和氯等气体的存在，而且温度又高，给设备带来腐蚀和技术上不方便等因素，因此应用较少。在盐浴法渗铬方面，有以硼砂熔盐为基加入金属铬的T.D法、以三氧化铬为供铬源的硼砂熔盐渗铬的方法。但因存在盐浴温度高，坩埚寿命短，工件变形大等问题，难于推广应用。在其它方面，有电镀扩散法、铬沉积扩散法、双层辉光放电离子渗铬法等。电镀扩散法渗层质量好，但渗层浅；铬沉

5、积扩散法因沉积的方向性，使覆层不均；双层辉光放电离子渗铬的渗速快，但仍存在工艺温度高，形状复杂的工件不易沉积等问题。总之，到目前为止，渗铬工艺一般都要在950 C以上的高温下才能进行，过高的渗铬温度，影响了基体心部性能，导致应用受到限制。作者从改变盐浴渗剂成分来探求盐浴渗铬，成功地在770!860 C进行了盐浴渗铬，并得到了较高质量的渗层。2试验方法将T10钢制成10mm 10mm 5mm试块。材料经正火预先热处理。盐浴渗铬在4k W的井式电阻炉中进行。盐浴以氯化钠为主要溶剂，加上能产生铬离子的低熔点铬盐及铬的活化剂组成。盐浴温度：770!860 C。保温时间：3!12h。温度测量分两部分，一

6、是盐浴测温，采用K型热电偶直接测量盐浴温度；另一个是用K型热电偶测量炉膛温度。采用调压器以及XCT-101型台式动圈温度调节仪控温，测温误差为 10 C。作者简介：邹敢锋，男，副教授，主要从事金属材料及热处理科研和教学工作。收稿日期：1999-09-27!九五级吴能明、陈一心参加了试验工作。用江南XJG-05型光学显微镜进行金相组织分析和渗层厚度测量；用S-550型扫描电子显微镜和X射线能谱仪进行铬成分分布曲线测定以及铬浓度定量分析；用Dmax-A型X射线衍射仪进行表面相结构分析；用上海71型显微硬度计测量表面硬度和渗层硬度分布。3试验结果与分析3.1渗层的金相组织渗层的金相组织见图1。表面白

7、亮层为铬的碳化物层。由于铬是强碳化物形成元素且铬与碳的亲和力大于铁与碳的亲和力，因此沉积在工件表面的铬会很快与基体中的碳结合形成碳化铬，而不能再继续向内扩散。同时使表层下基体中的碳转移向表面层扩散，铬的不断渗入，使碳化物层增厚。而在碳化物与基体交界处，因碳向表面扩散而引起贫碳，但因铬与铁扩散的作用，使铬在基体奥氏体中有微小的扩散区域，铬的扩散又降低了#中的碳溶解度，而形成M7C3型碳化物，当缓慢冷却时，根据Fe-C r-C三元平衡相图1，在795 C时有#+M7C3$+M3C的包析反应，但从图1可见，包析组织和贫碳区均不明显。其原因可能有两个：一是盐浴渗铬的温度较低，时间较长，碳扩散缓慢，而得

8、到均匀化；另一个是在包析反应以后，包析区的近邻仍为未转变为奥氏体的组织，由于奥氏体中碳的溶解度比铁素体高，因此高碳基体包析组织中的碳在炉冷时迅速向邻近的奥氏体中扩散，使包析组织和贫碳区趋于消失。图1T10钢渗铬层金相组织400（800 C 6h空冷）82金属热处理2000年第4期3.2渗层的相结构T10钢盐浴渗铬试样渗层的X射线衍射图见图2。图2表明渗层表面主要由C r7C3、（C r，Fe）7C3和C r23C6相组成。3.3渗层的显微硬度用显微硬度计测定了渗层的显微硬度，载荷砝码为25g，测定结果见图3。由图3可知渗层的铬碳化合物层的显微硬度为1300!1500HV。由于在铬碳化合物中，M

9、23C6型化合物硬度在1300!1400HV范围，且该碳化物层易处于拉应力状态，而M7C3型化合物随成分变化硬度有所变化，在1800!2300HV范围内，有较高的韧性，渗铬后处于压应力状态，因此获得这种碳化物渗层有较高的硬度和较好的综合性能。由图3也可知，在碳化物层与基体之间，存在较大的硬度梯度，并且扩散层的硬度曲线下降平缓，说明没有明显的贫碳区。3.4渗层的铬浓度分布图4是用电子显微镜和X射线能谱仪测得的T10钢盐浴渗铬后渗层铬浓度分布曲线。图3表明，渗层中碳化物层的铬浓度变化较均匀，处于某一较小的范围（65%!81%）内。这符合表面获得单相碳化物层的规律。渗层获得较均匀的高铬浓度分布，可能

10、与盐浴中试样周围高活度的铬离子的特 性有关。在铬碳化合物层内侧，铬含量有所下降，是由于基图2渗铬层X射线衍射图（800 C 6h空冷）!Cr7C3（Cr，Fe）7C3#Cr23C6图3渗铬层的显微硬度分布曲线（830 C 6h空冷）图4渗铬层的铬浓度分布曲线（830 C 6h空冷）体中的铁置换一部分铬的结果，使C r7C3相置换成（C r，Fe）7C3相。在碳化物表层中含有约15%左右的铁，其来源一方面来自基体铁的扩散，另一方面可能是盐浴中生成的氯化亚铁被还原沉积的结果。由于奥氏体基体中铬浓度小，因此在碳化物层和基体之间存在铬浓度的突变。在铬碳化合物层和基体之间的铬浓度突变区有一较小的宽度，这

11、可能是铬与铁互相形成扩散副的结果。3.5温度对渗层厚度的影响图5是盐浴渗铬后，T10钢的渗层厚度与温度的关系曲线。图5表明，随温度升高，渗层厚度增加，而且增加幅度变大。这主要是由于提高渗铬温度，增加了碳、铬和铁原子的扩散速度，也加快了表面的化学反应，增加了铬的沉积率，使渗层增厚。3.6时间对渗层厚度的影响图6是T10钢盐浴渗铬的渗层厚度与渗入时间平方根的关系曲线。图6表明，延长渗入时间，能增加铬扩散的距离和铬沉积量，而使渗层增厚。可见T10钢盐浴渗铬后，渗层厚度与时间的平方根仍符合线性关系。说明盐浴渗铬过程中，渗层的增长是由反应扩散控制的2。它符合一般反应扩散的规律。图5渗铬层厚度与温度的关系

12、曲线（6h空冷）图6渗铬层厚度与时间的关系曲线（830 C空冷）4结论（1）T10钢经770!860 C盐浴渗铬后，可获得与基体结合良好的铬碳化合物层。（2）渗层主要由（C r，Fe）7C3、C r7C3和C r23C6相组成，含铬量约65%!81%。（3）渗层厚度为6!20m，硬度为1300!1500HV，与基体结合良好，无明显脱碳层。参考文献：1 武汉材料保护研究所，上海材料研究所编著.钢铁化学热处理金相图谱 M.北京：机械工业出版社，1980：89.2 中国机械工程学会.化学热处理原理 M.北京：机械工业出版社，1988：119.92金属热处理2000年第4期T10钢低温盐浴渗铬工艺的研

13、究T10钢低温盐浴渗铬工艺的研究作者：席慧智，杨世伟，常铁军，李莉，张钧作者单位：哈尔滨工程大学材料科学与工程系,黑龙江哈尔滨 150001刊名：金属热处理英文刊名：HEAT TREATMENT OF METALS 年，卷(期)：2000(4)被引用次数：23次 参考文献(9条)参考文献(9条)1.冲猛雄;席慧智 溶融塭不均化反応SUS304鋼Fe-Cr系合金皮膜形成 1991(11)2.新井透;遠藤淳二 精密金型表面处理技術 1989(04)3.黄永昌 金属腐蚀与防护原理 19894.席慧智;李莉;谷万里 0Cr18Ni9钢渗铬后冷却方式对耐蚀性能的影响期刊论文-中国腐蚀与防护学报 2000

14、(04)5.席慧智 熔盐歧化反应渗铬及渗层性能的研究 1993(03)6.小若正倫 電析合金皮膜结晶構造耐食性 1989(03)7.陈仁悟;林建生 化学热处理原理 19888.安运铮 热处理工艺学 19829.里霍维奇AC 多元共渗 1983 引证文献(23条)引证文献(23条)1.于小勇 稀土盐浴渗铬工艺的研究学位论文硕士 20052.伍翠兰.邹敢锋.袁叔贵.叶金玲 W18Cr4V钢的低温盐浴渗铬研究期刊论文-中国表面工程 2002(2)3.伍翠兰.邹敢锋.袁叔贵.叶金玲 Cr12MoV钢低温盐浴渗铬复合处理期刊论文-热加工工艺 2002(3)4.黄元盛.邱万奇.刘正义 CVD金刚石形核的研

15、究期刊论文-真空科学与技术学报 2001(6)5.周朝政.孔德军.袁锋.严越峰 冷作模具钢表面TD处理强化技术期刊论文-模具工业 2010(4)6.刘晓.李松梅.王红 20钢低温盐浴渗铬工艺及性能研究期刊论文-热加工工艺 2009(14)7.伍翠兰.罗承萍.陈振华.邹敢峰 H13钢低温复合渗铬层组织及其形成机理期刊论文-材料热处理学报 2007(3)8.钟厉.孙艳鹏 热扩渗工艺的研究应用及进展期刊论文-热加工工艺 2007(22)9.楼芬丽.张开.章建华 盐浴渗铬工艺研究期刊论文-金属热处理 2002(12)10.伍翠兰 钢的低温复合渗铬的组织表征及其机理研究学位论文博士 200511.伍翠兰

16、.邹敢锋.袁叔贵 45钢低温盐浴渗铬工艺及渗层性能研究期刊论文-金属热处理 2002(2)12.黄元盛.刘宏伟 低温渗铬层耐磨性和附着性的研究期刊论文-热加工工艺 2008(20)13.冯培淑.陈荣锋 铸铁件渗铬处理试验研究期刊论文-新技术新工艺 2007(12)14.李学伟.赵品 T12钢盐浴渗铬工艺对渗层组织和性能的影响期刊论文-材料热处理学报 2006(3)15.伍翠兰.元敏.陈汪林 20钢渗氮表面500 盐浴渗铬层微观组织结构研究期刊论文-湖南大学学报（自然科学版）2010(9)16.杨耀清.池成忠.曹晓卿 T10钢表面中温双辉等离子渗铬强化的研究期刊论文-新技术新工艺 2008(5)

17、17.何丽群.何善芳.黄元盛.黄彩娥 重新加热对低温渗铬层的影响期刊论文-金属热处理 2005(7)18.唐光辉.高原.卜根涛.陈选楠 Q235钢离子渗铬及渗氮复合处理的耐磨性期刊论文-金属热处理 2010(7)19.池成忠.高原.贺志勇.徐重 碳素工具钢表面低温双辉等离子渗铬硬化的研究期刊论文-机械工程材料 2003(11)20.黄元盛.黄彩娥 渗铬技术的研究进展及发展前景期刊论文-韶关学院学报 2004(6)21.宋华.池成忠 模具表面渗金属技术的应用与发展期刊论文-山西机械 2002(2)22.黄元盛.邱万奇.罗承萍.刘宏伟.陈灵 钢渗铬层上金刚石薄膜的表面、界面结构及附着性期刊论文-理化检验-物理分册 2007(5)23.池成忠 碳钢表面中温双辉等离子渗铬合金化及渗层中碳迁移的研究学位论文博士 2004 本文链接：http:/