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渗铬是为了在金属表面上得到耐磨、耐蚀、抗高温氧化的铬的碳(氮)化物层和铬的固溶体渗层,从而提高金属制品的使用寿命。现有的渗铬方法有固体粉末渗铬、气体渗铬、盐浴渗铬等。但以往的盐浴渗铬都在900℃以上,易造成基体晶粒粗大,工件变形大,渗铬后需要再次热处理,从而自然限制了它的应用。本课题组已经在低温盐浴渗铬方面进行了大量的工作,但是渗速慢,渗层薄,一直是这种方法的不足之处。采用稀土盐浴渗铬,在较短时间,较低温度,达到更好的效果,成为此次研究的动机和出发点。
本文在小型井式渗铬炉中进行渗铬实验,选取几个当今制造业中具有代表性的常用钢种和富铈稀土,选择是否加入稀土元素的两组实验比较、在不同温度进行稀土盐浴渗铬的比较、加入稀土后不同的盐浴渗铬时间后的渗铬效果的比较、对材料先经过不同的预先热处理后再进行稀土盐浴渗铬的、不同种类的稀土的渗铬效果的比较等,来确定其工艺路线,运用光学显微镜、显微硬度计、X-ray衍射分析、扫描电镜来检测渗铬后试样的金相组织、表面硬度、渗铬层的相结构和铬浓度分布。结果表明,稀土盐浴渗铬在同样的实验条件下,比不加入稀土的盐浴渗铬所耗费的时间更短,渗层更均匀;随着温度的升高,T10A钢和45钢的渗铬效果不断改善;同样温度下进行稀土盐浴渗铬,45钢在4小时就可以达到较好效果,而T10A钢则是持续增加;经不同预先热处理的实验,发现经淬火回火又经离子氮化后再进行稀土盐浴渗铬的试样效果最好;低温下使用镁稀土实验,H13钢效果最好。