對H13鋼分別進行低溫滲硼和高溫滲硼+真空淬火+回火處理,研究了不同表面處理工藝下H13鋼滲硼層的顯微組織、硬度、物相組成及其抗熱熔損性能。結(jié)果表明:經(jīng)滲硼處理后,H13鋼表面形成了一層連續(xù)致密的硼化物層,其硬度約為1 500HV;低溫滲硼層厚度約為5μm,由Fe₂B、FeB和Fe₃（C,B）相組成,高溫滲硼層厚度約為35μm,由單相Fe₂B組成;未滲硼、低溫滲硼和高溫滲硼試樣的失重量和失重率依次減少,高溫滲硼試樣的抗熔損性能優(yōu)于低溫滲硼試樣的抗熔損性能。 

【文章來源】：機械工程材料. 2020,44(S2)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

低溫和高溫滲硼處理后滲硼層的橫截面形貌

由圖2可以看出，滲硼處理后試樣硬度從表面向心部依次降低，分別為硼化物層、過渡區(qū)和基體。其中硼化物層硬度約為1500 HV，基體硬度約為460HV，過渡區(qū)硬度明顯高于基體硬度，這是因為滲硼時，碳和硅原子沒有擴散到過渡區(qū)，硼化物層與H13基體未形成硬度偏低的軟區(qū)，中間過渡區(qū)對硼化物層具有良好的支撐作用，且更有利于硼化物層與基體的結(jié)合[9]。有研究表明，H13鋼中硅含量較高時，硅原子不會固溶于硼化物中，在滲硼過程中硅原子向過渡區(qū)擴散，造成硅元素富集，進而導(dǎo)致后續(xù)熱處理時過渡區(qū)奧氏體化不充分，所得馬氏體淬硬性偏低而形成軟區(qū)[10]，在截面硬度上直接體現(xiàn)為在滲層與基體之間出現(xiàn)硬度較低區(qū)域。結(jié)合圖1和圖2可知，與低溫滲硼試樣相比，高溫滲硼試樣滲硼層和過渡區(qū)的厚度及顯微硬度明顯提高，其中硼化物層的厚度增加了約85%。滲硼層的生長速率常數(shù)K與溫度T之間存在類似Arrhenius方程[11]的關(guān)系：

由圖3可以看出：低溫和高溫滲硼處理后試樣表面均未檢測到α-Fe的衍射峰，表明試樣表面已經(jīng)完全被硼化物所覆蓋，且硼化物層具有一定厚度；高溫滲硼處理后的滲硼層由單相Fe2B組成，未出現(xiàn)FeB相，低溫滲硼處理后的滲硼層主要由Fe2B和FeB兩相組成，還出現(xiàn)了Fe3(C,B）相的衍射峰。這是因為Fe3(C,B）與滲碳體同屬正交晶系，且硼原子和碳原子半徑相近，故Fe3C中的碳原子能夠被硼原子置換形成含硼滲碳體Fe3(C,B)[7,9]。低溫滲硼處理后滲硼層中鐵硼相的最強衍射峰明顯弱于高溫滲硼層的，說明低溫滲硼時硼化物的擇優(yōu)取向生長特性沒有高溫滲硼時的顯著，這與滲硼層截面形貌分析結(jié)果相符合。2.3 抗熔損性能

【參考文獻】：
期刊論文
[1]HGH3126鎳基合金熱變形行為及組織演變[J]. 付建輝.  特殊鋼. 2020(02)
[2]低溫滲鋁涂層對P92鋼650℃飽和蒸汽氧化行為的影響[J]. 周永莉,魯金濤,黨瑩櫻,楊珍,黃錦陽,袁勇,谷月峰,趙欽新.  動力工程學(xué)報. 2019(09)
[3]H13鋼低溫固體滲硼及其熱熔損性能的研究[J]. 楊浩鵬,吳曉春.  上海金屬. 2019(04)
[4]稀土La2O3對45鋼滲硼層性能的影響[J]. 王蘭,吳奕明,卞國陽,謝欣宇.  表面技術(shù). 2019(02)
[5]H13鋼兩段固體滲硼動力學(xué)及其高溫耐磨損性能的研究[J]. 施良才,吳曉春,姚杰,楊浩鵬,陳王海.  上海金屬. 2017(04)
[6]提高鋁鋼焊接接頭力學(xué)性能的研究現(xiàn)狀[J]. 李妍,劉寧,黃健康,樊丁.  電焊機. 2017(02)
[7]稀土對H13鋼固體滲硼層高溫摩擦磨損性能的影響[J]. 濮勝君,楊浩鵬,汪宏斌,吳曉春.  材料研究學(xué)報. 2015(07)
[8]H13鋼雙保溫固體滲硼高溫磨損機理[J]. 楊哲,楊浩鵬,吳曉春,濮勝君.  材料研究學(xué)報. 2014(03)
[9]低溫固體滲硼的動力學(xué)分析[J]. 李響妹,葉儉,沈正元,朱祖昌,朱青.  熱處理. 2013(01)
[10]H13鋼等離子低溫滲硼的研究[J]. 王慶芳,吳曉春.  上海金屬. 2009(02)

博士論文
[1]H13熱作模具鋼低溫固體滲硼層形成機理的研究[D]. 楊浩鵬.上海大學(xué) 2014



本文編號：3266146