气体碳氮硼三元共渗强化机理的探讨

本文对经750℃～850℃温度范围内碳氮硼三元共渗后的20钢试样进行了渗层相结构与性能分析。力学性能试验证明三元共渗的渗层具有比渗碳和碳氮共渗更优越的硬度和耐磨性。三元共渗渗层强化机理主要是马氏体固溶强化和高弥散度的第二相强化。x射线和电镜分析证明高弥散的第二相粒子中除有ε相(Fe_2N—Fe_3N)外,还有Fe_2B相。     

硼在渗层中的行为与渗层淬透性

含硼钢化学热处理时,由于C、N、B之间的相互作用,B在整个渗层范围内发生明显的再分布在渗碳层中主要表现为表层B的富集和次表层B的贫化;在碳氮共渗层中则主要表现为表层和次表层内有大量BN形成以及在很宽的范围内固溶硼量很低 B的这种再分布对渗层材料的淬透性带来显著影响。在渗碳层中,除了要考虑C本身的作用和C对B效应的影响外,还要考虑次表层B贫化的影响。在碳氮共渗层中,大量BN的形成对渗透性有显著的不利影响,固溶硼贫化的作用也表现得更为突出。     

硼钢碳氮共渗黑色组织的研究

硼钢碳氮共渗工艺控制不当时,容易在共渗层中出现表层和过渡区两类非马氏体黑色组织,它们的出现是渗层相应部位上淬透性不足的表现。这两类黑色组织产生的原因不同,因而工艺因素的影响也不尽相同。前者主要是由于合金元素的内氧化以及碳、氮化合物形成所引起的;后者是由于硼在渗层中发生了再分布以及硼的存在状态发生明显变化所引起的。 综合考虑避免硼钢碳氮共渗层的两类黑色组织,较合理的工艺是:采用较高的共渗温度,后期通氨,共渗期油量高些、氨量低些,渗后尽快冷却。     

液体碳氮硼三元共渗试验小结

前言在批林批孔运动的推动下,玉门石油管理局机械厂的工人、干部和技术人员首先创造了液体碳氮硼三元共渗,并运用于生产,取得了良好效果。实践证明:液体碳氮硼三元共渗所用原料便宜,设备简单,操作也较为方便,是强化材料的有效手段之一,是一种有发展前途的热处理新工艺。目前,液体三元共渗已应用在石油机械、汽车齿轮以及工模具等方面,对提高某些另件的使用寿命效果显著。最近,兰州石油机械研究所又试制成功了气体三元共渗,解决了液体三元共渗法尚不能解决的某些问题,使这项新工艺得到了重大发展,为它的广泛使用开辟了更加广阔的前景。     

低温固体硼碳氮稀土共渗的研究

研究了硼－碳－氮－稀土共渗工艺及共渗层的组织性能,并与硼－碳－氮渗工艺及组织性能进行了比较,结果表明,在一定范围内,稀土具有明显的催渗作用;与Ｂ－Ｃ－Ｍ共渗相比,Ｂ－Ｃ－Ｎ－ＲＥ共渗层的耐磨性和耐蚀性明显提高。对Ｂ－Ｃ－Ｎ－ＲＥ共渗的机理及稀元素的作用进行了初步探讨。     

45钢表面液相等离子体碳氮共渗

研究45钢在乙醇胺电解液中实现以渗碳为主的碳氮共渗,获得以高碳马氏体和含氮马氏体为主的表面改性层,使其硬度达到480 HV,为基体的1.5倍,结果表明:45钢进行液相等离子体碳氮共渗依赖于原子(离子)的吸附和扩散效应.弧光放电的电离过程产生的大量活性碳、氮原子(离子)被吸附到工件表面,同时弧光放电等离子体对工件的不断轰...     

碳氮硼液体三元共渗渗层性能和强化机理的初步探讨

前言 碳、氮、硼液体三元共渗(以下简称三元共渗)是玉门石油管理局机械厂工人、干部和技术人员遵照毛主席“把国民经济搞上去”的重要指示,发扬“独立自主,自力更生”的革命精神,经过反复实践,于一九七三年试验成功的一项化学热处理新工艺。 液体三元共渗是一种盐浴化学热处理。盐浴最初是由尿素、碳酸钠、氯化钾、氢氧化钾和硼酸五种成份组成的,经实践,目前有许多单位采用除氢氧化钾外的其它四     

快速碳氮共渗研究

<正>碳氮共渗用于钢件表面化学热处理是一种行之有效的方法。它不仅由于碳氮原子的同时渗入,其渗层表面具有比渗碳更高的硬度、耐磨性和疲劳强度,而且有热处理以后变形小的特点。因此,碳氮共渗在国内外都得到了广泛的应用。对碳氮共渗机理的研究也日益加深。 传统的碳氮共渗工艺概括可分为固体、液体和气体三种。固体碳氮共渗由于生产效率低、劳动条件差,已很少应用。液休碳氮共渗以往常采用氰盐(NaCN、KCN等)作为共渗介质。由于氰盐极毒,易造成公害,因而它已被人们淘汰。目前,正在广泛使用的是气体碳氮共渗(包括软氮化),这朴工艺虽然效果良好,且无毒,但共渗时间仍然太长,生产效率无法再进一步提高。例如,共渗速度较快的软氮化工艺,共渗1～3小时,其渗层深度(包括扩散层)也只有0.1～0.2毫米。因此,国内外热处理工作者都在深入研究碳氮共渗的机理,寻找快速碳氮共渗的新方法、新工艺。 经过几年时间的探索和研究,我们找到了一种在含碳氮有机物的电解液中,用外加高压直流电的方法,把钢件作为阴极,促使碳氮原子从碳氮有机物中释放,并成为离子。碳氮离子在高压电场的作用下向钢件冲击;从而在短时间内使钢件表层的含碳量达到0.8％以上,含氮量达到0.45％以上。这已经达到了一般认为的气体碳氮共渗表层最佳碳氮浓度。大量实     

自保护硼氮共渗膏剂的研究

为研究自配制的自保护硼氮共渗膏剂的性能，对Q235钢、45钢、T8钢和GCrl5钢等试样进行共渗试验。实验表明，45钢以选用890C共渗为宜；钢中的碳阻碍硼的渗入；涂层厚度以4mm为宜；膏剂硼氮共渗试样的耐磨性与固体硼氮复合渗相当，而比固体渗硼试样则好得多；经膏剂硼氮共渗的试样耐100％HCl和30％H2SO4的腐蚀性与固体硼氮复合渗处理过的试样相当，二者均比1Crl8Ni9Ti钢要好；Q235钢高温缓冷后易出现Fe3N相。表明该膏剂共渗性能与固体硼氮相当，而优于固体渗硼。     

催渗氮碳共渗在球铁活塞上的应用

在Fe－C－N系三元状态图565℃共析温度以上,对球铁活塞加氯、加钛进行催渗氮碳共渗处理,试样经过金相分析、硬度测定,结果表明：此类氮碳共渗工艺,具有渗速快、渗层硬度高的特点,化合物层随共渗 的升高而增厚,致密性好,用共渗工艺处理的球铁活塞件变形量小,耐磨性强,使用寿命有很大的提高。     

碳氮共渗层残留奥氏体对疲劳裂纹扩展抗力的影响

采用表面裂纹法研究了残留奥氏体在碳氮共渗层中疲劳裂纹的扩展行为，证实残留奥氏体在疲劳裂纹扩展过程中会形成应变诱发马氏体，从而导致疲劳裂纹扩展速率明显降低．通过裂纹前端塑性区的能量估算，指出上述现象是由于应变诱发马氏体时吸收大量能量的结果．     

硼氮共渗钢领的研究

本文研究了经硼氮共渗处理的钢领使用性能，试验表明，钢领经硼氮共渗处理后成功地将原碳氮共渗钢领的主要磨损形式－疲劳磨损转化为磨损最轻微的氧化磨损，使其寿命大幅度提高，并且不影响纺纱质量。     

气体碳—氮—硼三元共渗的热力学分析

本文扼要讨论了对化学热处理进行热力学分析的意义。介绍了热力学计算中有关的公式和数据。计算了气体三元共渗资料中提出的和可能涉及的70余个化学反应的△F°和部分化学反应的Kp。计算表明,在气体三元共渗温度下(1100°K),由CO和CH_4所产生的碳中,单原予气体碳(活性碳原子)分别<3.6％和<13％;由NH_3和NH_2CONH_2所产生的氮中,单元子气体氮(活性氮原子)分别<23％和<60％;由于B_2O_3十分稳定,(F_(1100)_~0=-334·352千卡/克分子),难于被还原,所以渗层的硼含量低微;在渗剂申添加的CCl_4和NH_4Cl对工件表面有不同程度的洁净和间接催渗作用;B_2O_3在氯(由CCl_4分解而得到)和碳黑的作用下,可形成BCl_3;BCl_3可被铁(工件)所置换和吸收,从而提高渗层的硼含量,其副产物是FeCl_2,而不是FeCl_2;BCl_3难于被氫所还原。根据计算和试验,分析和讨论了气体三元共渗的特点及合适的渗剂和工艺;并用以指导生产,取得预期效果。     

用表面裂纹法研究表面强化层的疲劳裂纹扩展抗力

本文采用表面裂纹法研究了碳氮共渗、氮化及滚压强化层的疲劳裂纹扩展抗力。与常规的紧凑拉伸试验法相比，前者能灵敏地反映出表面强化层组织及性能的影响，后者却难于实现。试验证实碳氮共渗层中由于残留奥氏体应变诱发马氏体，导致疲劳裂纹扩展抗力提高；滚压强化及渗氮均能提高表面压应力，也使疲劳裂纹扩展抗力明显提高。     

Q235钢快速碳氮共渗工艺

由于传统碳氮共渗剂存在污染环境的不足,采用气体碳氮共渗技术对Q235钢进行表面改性处理,探讨在850℃时不同的保温时间实现快速碳氮共渗处理的可行性。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损实验机等检测分析手段对渗层的显微组织、相组成、渗层厚度以及渗层的显微硬度和耐磨性能进行了研究。结果表明：随着碳氮共渗时间的增长,显微组织越来越致密;渗层厚度增加,850℃下保温7 h时渗层的厚度达到最大,约为1400μm,显微组织也最致密。碳氮共渗层的相组成主要由碳化物（Fe3C）、氮化物（Fe3N）组成。渗层的显微硬度随着碳氮共渗时间的增加而增加,其中保温7 h时HV0.2最大达到7.97 GPa,是Q235钢的7.5倍。该工艺下渗层的耐磨性能提高显著。     

H13钢热挤压模具自保护膏剂稀土硼碳氮共渗的应用研究

H13钢自保护膏剂稀土硼碳氮共渗的工艺研究以及H13钢热挤压模具的工业应用试验研究解决了固体硼碳氮共渗需要装箱密封、渗剂使用量大、渗剂难以清理干净以及影响淬火组织、硬度均匀性等问题,模具热处理成本下降40%.     

滴注式气体碳氮共渗过程的数学模型

介绍了以甲醇、煤油和氨作为渗剂，在实际生产条件下进行滴注式气体碳氮共渗工艺试验，将试验结果用数理统计的理论与方法建立了氧电势－碳势的数学模型，该数学模型用于齿轮碳氮共渗取得了令人满意的效果，根据渗层碳分布数学模型，对碳氮共渗过程的渗层深度和碳分布进行了计算机求解，计算值与实测值符合得较好。     

硼碳共渗剂中木炭作用的研究

本文研究了以渗硼为基的固体硼碳共渗处理。结果证明,木炭对渗硼有一定的催化作用。当共渗剂中的木炭和硼铁含量控制适当时,可获得性能较好的Fe_2B单相渗层;而且渗层增厚,过渡区增加,使硬度梯度减缓,硼化物层的脆性降低。此外,共渗剂的生产成本下降,提高了经济效益。     

42—65通天母锥气体碳、氮、硼三元共渗试验小结

本文从分析钻探打捞工具42—65通天母锥的服役条件出发,总结出常见的几种失效形式:打捞螺纹倒陷、磨损和崩裂,以及母锥打捞部位沿切削槽开裂。论证了要提高母椎的使用寿命,必须使螺纹顶部具有高的硬度和适当的渗层深度,以保证母锥有良好的造扣能力和耐磨性;同时螺纹应具有一定的抗冲击能力,以防高负荷打吊锤时螺纹崩裂。对母锥进行气体碳、氮、硼三元共渗处理,使其获得0.5毫米左右渗层深度,是能够满足上述要求的。关于气体三元共渗的原理和工艺,本文也做了简单叙述。根据一年来现场生产使用效果,经气体三元共渗处理的通天母锥比渗碳母锥寿命提高十倍以上。     

稀土合金化氮碳共渗工艺的研究

在合金化渗氮的基础上，提出稀土合金化氮碳共渗新工艺，该工艺使氮碳共渗技术得到新的提高。40Cr结构钢（调质）：稀土合金化氮碳共渗4h后，表面硬度HV5Kg700，渗层深度0.297mm。