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。     

激光淬火对Cr12MoV钢渗硼层盐雾腐蚀和电化学腐蚀的影响

利用热浸渗法在Cr12MoV钢表面制备一层渗硼层,对其进行CO_2激光淬火处理。采用电子扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)分析渗硼层盐雾腐蚀前后表面形貌、化学元素组成和物相,考察激光淬火前、后渗硼层盐雾腐蚀性能。通过电化学工作站测试激光淬火前后试样自腐蚀电位、电流密度和腐蚀速率等腐蚀特性,讨论激光淬火对电化学腐蚀的影响机理。研究结果表明:渗硼后表面产生许多孔隙,激光淬火消除这一缺陷。盐雾腐蚀后渗硼层产生间隙腐蚀,主要腐蚀产物为γ-FeO(OH)和Fe_3O_4,激光淬火试样只出现少量点蚀和细微裂纹,钝化膜由Fe_3O_4和α-FeO(OH)组成。激光淬火后渗硼层自腐蚀电位未发生变化,但激光淬火后自腐蚀电流密度下降11%,电化学腐蚀性能得到明显的改善。     

钛金属固体法渗硼新技术

对传统固体粉末法渗硼工艺进行改进,用B4C和无水Na2B4O7代替非晶态硼作为供硼剂,制备出以TiB2为主要成分的表面渗层,并研究了原料成分和反应条件对渗层相结构及厚度的影响.研究结果表明:渗硼剂配料中Na2B4O7和B4C的质量分数比对渗层有很大影响,当w(Na2B4O7)∶w(B4C)=2∶6时,渗层厚度和表面清洁程度等综合性能最优;填充剂Al2O3能导致TiB2渗层脱落,且脱落程度随Al2O3含量的增加而加重;渗层厚度随处理时间的平方根呈线性增加;渗硼层厚度与试验温度的关系为d=aT2 bT c.     

TC4钛合金固体渗硼及渗硼过程动力学研究

采用固体粉末渗硼法对TC4钛合金基体表面在1000,1050和1100℃分别保温5,10,15,20h进行了渗硼层厚度的测试,做出了硼钛化合物层生长动力学曲线,并用SigmaPlot10.0对实验数据进行分析和拟合,得出了渗硼层等厚度图.通过SEM与XRD研究TC4钛合金渗硼后的组织形貌和物相组成.结果表明,在实验条件下,渗层由TiB2和伸向基体的须状的TiB组成,渗层厚度范围为0.8～15μm.经回归分析得到硼在钛合金中的平均扩散激活能为65.23kJ/mol.     

稀土CeO2增强65Mn钢渗硼层的耐蚀性与抗磨性能

在700℃下对65Mn钢进行稀土硼共渗处理,利用金相显微镜以及能量散射光谱(EDS)研究其表面渗层的微观结构特征,分析其对耐蚀性和耐磨性的影响,并与常规850℃下渗硼处理进行对比。采用腐蚀实验和磨损实验,评估了CeO₂增强的65Mn钢渗硼层在含肥土壤环境中的耐蚀性和抗磨性能。实验结果表明,引入CeO₂纳米颗粒后渗层的结构更加均匀致密,这对提升渗硼层的耐蚀性和抗磨性能具有显著的改善效果。腐蚀测试结果表明,稀土硼共渗渗层表面没有出现裂纹,保持完整且致密,界面未见腐蚀迹象。磨损测试结果表明,稀土硼共渗渗层体积磨损量为常规渗硼处理的18.09%。     

钛合金膏剂法渗硼

阐述了钛合金膏剂法渗硼的工艺和性能，并讨论了加入稀土元素的影响，试验表明：膏剂中加入稀土元素，能增加渗层深度、提高渗层表面硬度和耐蚀性，降低渗层脆性和耐磨性。     

硼稀土共渗钛合金的耐蚀性研究

采用不需保护性气氛的固体粉末法对Ti6Al4V(TC4)合金表面进行稀土与硼共渗,并对硼稀土共渗TC4钛合金、单渗硼TC4钛合金及未经渗硼处理的TC4钛合金基体,分别在35%NaCl和5%H2SO4(质量分数)溶液介质中进行了腐蚀实验.X射线衍射分析表明,TC4表面渗层由TiB2和TiB组成.扫描电镜观察表明,外层的TiB2具有平坦的生长前沿,而内层TiB为锯齿状形貌;其中外层的TiB2内部存在少量针孔,分析认为是Ce原子与B原子共渗时产生的Kirkendall效应所致.Tafel极化曲线分析结果表明,在35%NaCl和5%H2SO4溶液介质中,各样品的耐蚀性大小排序为单渗硼TC4钛合金>硼稀土共渗TC4钛合金>未经渗硼处理的TC4钛合金.     

低温稀土硼共渗研究

研究了钢在加稀土氧化物Ｌａ２Ｏ３,于低温（Ａ１相变点以下）下进行固体稀土硼共渗的工艺及渗层的组织与性能。探讨了稀土对低温渗硼的催渗作用。结果表明,低温稀土硼共渗,可使钢件表面获得实用的渗硼硬化层。与单一渗硼相比,稀土硼共渗后渗层的硬度、耐蚀性显著提高,而脆性明显下降。     

单相渗硼层的形成及硼化层中的相变

单相渗硼层的性能,大大优于双相渗硼层,有关单相渗硼层的获得,我们已作过报导,本文主要是采用双相渗硼层的试样,经高温真空退火后(900℃,10~(-2)mmgH),使用X射线衍射分析,扫描电镜,电子探针等手段,研究渗硼层的形成及相的转变,得到如下的结果: (1)具有双相渗层的45~#钢和Gcr15钢试样,经900℃,10~(-2)mmHg4小时退火后,FeB区均减少,总的渗层有所增加。 (2)硼化物层中出现的一些黑色点块状,大部分是夹杂,有些是空洞。 (3)渗硼层的形成,除了在[5]中所指出的是一种成核成长过程外。我们还观察到单个硼化物针的精细结构,如照片5所示,结合X射线衍射分析,进一步提出了我们对硼化物层形成机理的看法。     

渗硼层激光改性机理初探

研究了激光处理对２０ｃｒＮｉＭ０钢渗硼层组织性能的影响，并结合激光加热的特点对渗硼层激光改性机理进行了探索。研究表明：渗硼层激光改性处理，由于改变了渗层的组织结构，增加了渗层厚度，从而在保持高硬度和耐磨性的同时，降低了渗层脆性。     

粉末法低温渗硼

采用固体粉末法,对２０钢和４５钢进行渗硼处理。加热到５６０℃～７００℃,保温６h-10h,可以得到深度为１３μ～６５μ的渗硼层,试验结果表明,在相变点以下温度一定时间,可以达到渗硼的目的,渗硼层深度随保温温度提高有保温时间增加而加深。     

激光浓缩硼同位素

使用TEACO_2激光脉冲(自然振荡谱线)聚焦辐照含BCl_3的气体混合物,在残留物中得到了~(10)BCl_3的浓缩。考察了BCl_3/H_2体系的同位素浓缩规律并给出了动力学的理论解释。     

外加电场对固体渗硼过程的影响

本文应用电化学反应的基本原理，在固体渗硼装置中外接电场，使之构成腐蚀电源。实验结果表明，腐蚀电池的电化学应用增强渗件表面吸附硼的能力，提高固体渗硼的速度。     

激光处理对渗硼层脆性的影响

本文对渗硼层的脆性破坏形式及其影响因素进行了分析,并就改善渗硼层脆性的各种方法作了归纳和比较。 本文重点研究的是激光处理对渗硼层脆性的影响,得出如下结论: 1、激光处理是改善渗硼层脆性的有效手段,韧性提高11.5～49.3%,断裂强度增加17.3～33.1%,相对剥落脆性减少27.8～51.0%。 2、利用涡流探伤技术可准确可靠地测定渗硼层的开裂点,配合力学性能试验便能测算其韧性和断裂强度:利用磨削试验法可测定渗硼层的脆性剥落性能。 3、激光处理改善渗硼层脆性的基本原因是:获得了细化的硼化物晶粒和硬度较低的共晶组织,改变了表面残余应力的分布。     

硼铝共渗试验及机理

以膏剂法，液体法硼人渗对多种钢材进行试验，应用光镜，Ｘ射线衍射，扫描电镜及电子探针检测，确认不论膏剂或液体共渗法，合金均可依共渗剂中不同硼铝成分的配比得３种类型的硼人渗层，研究了影响了渗层厚度，结构及性能的因素及机理，结果表明，１，２类共渗层耐磨，耐氧化及耐蚀性高，优于单元渗硼，而第３类共渗层耐磨性较差，耐热性较高，３种类型的硼铝共渗层脆性皆比单元渗硼小，硬法测定为０－１级。     

固体硅钼共渗层的耐锌腐蚀性研究

为提高铁基金属在熔融锌中的耐蚀性能,通过固体粉末法在Q235钢表面进行渗硅、渗钼和硅钼共渗,并对渗层的形貌、致密度、显微硬度、组分及物相结构进行了分析,进一步将合金于470℃的熔融锌液中浸泡26h,并测定其腐蚀速率。结果表明,渗层中形成了良好耐蚀性的金属间化合物(Fe_3Si,Fe_3Mo,MoSi_2和Mo_5Si_3),Mo元素的加入可促进渗剂中Si元素的渗入,从而提高渗层的致密度,比较结果显示硅钼共渗层更加致密,尤其是m(Si)∶m(Mo)=2∶1时,与基体相比,试样的腐蚀速率下降了近2个数量级,表现出较好的耐蚀性;但由于渗层中孔洞等缺陷的存在,导致其致密度降低,耐锌液腐蚀性能也受到影响。因此在未来的研究中,应注重固体渗层致密性的改善,以进一步提高渗层的耐腐蚀性能。     

铜合金上渗硅层的耐磨耐蚀性

介绍了铜合金在渗剂粉末中高效渗硅,获得无孔的渗硅层。对渗硅层的组织、零件的表面形状和保温时间对渗硅层厚度的影响、摩擦学行为、腐蚀电位等进行了测定,并进行了初步的探讨,说明铜合金上的渗硅层在硫酸介质中具有耐蚀、耐磨(耐磨性提高3倍以上)、减摩等良好性能。     

固体粉末法硼铬共渗研究初步

本文初步研究了固体粉末法硼铬共渗技术,并得出:用固体粉末法可实现硼铬共渗;共渗层中除有硼化铁Fe_2B或(Fe,Cr)_2B)以及固溶体外,碳化铬(Cr,Fe)_7C_3也可以成相;并得到了两层化合物组成的结构,其中(Cr,Fe)_7C_3为连续层.     

硼锰共渗层显微组织研究

本文介绍了国外渗锰、硼锰共渗研究现状.研究了46、T12钢在含有不同含量锰的硼锰共渗剂中渗后组织.试验表明,随着渗剂中锰含量增多渗层减薄,硬度降低.渗剂中锰含量过高时,渗层出现奥氏休.     

稀土元素对粉末渗硼渗层深度的影响

本文研究了不同稀土含量对粉末渗硼层深的影响。试验结果表明,粉末渗硼剂中加入稀土元素均有催渗作用,并存在一个起明显催渗作用的最佳值。本章分析了稀土含量对渗硼过程动力学及表层硬度的影响,对稀土催渗机理进行了探讨。