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40Cr钢固体渗硼研究

作　者: 李文健
导　师: 樊新民；易人泉
学　校: 南京理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 渗硼正交实验渗硼层厚度硬度动力学热处理
分类号: TG156.87
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

以40Cr钢作为固体渗硼基体,采用正交实验研制以硼砂作为供硼剂的渗硼剂；采用XRD、金相分析和显微硬度测试等方法,对不同渗剂用量下渗硼层组织和性能进行研究,确定最佳渗剂用量。对渗硼动力学进行了分析与计算,以便于在生产中预测和控制渗硼层厚度,研究了40Cr钢渗后热处理对渗硼层组织和性能的影响。采用正交实验研制的渗硼剂配方为硼砂15%,活化剂28%,还原剂20%,其余为填充剂。用此渗剂对40Cr冈进行910℃×5h渗硼处理,可获得151μm的II型双相渗硼层。随着渗剂用量增加,硼化物齿变粗,渗硼层厚度增加,硬度有所提高,但是渗剂用量有个最佳值(1.46g/cm2),超过最佳值后,随着渗剂用量增加,渗硼层厚度增加不明显。用Sigma Plot10.0软件对渗硼动力学实验数据进行了分析和拟合,得出渗硼层等厚度图,为制定渗硼工艺提供依据,并计算出了硼原子在不同温度下的生长速率速率常数：K850℃=2.3826×10-13m2/s,K880℃=4.4225×10-13m2/s,K910℃=1.46885×10-12m2/s,平均扩散激活能为238kJ/mol。渗硼后进行热处理不影响渗硼层相组成、厚度及金相组织。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
1 绪论  9-22
  1.1 渗硼技术简介  9-12
    1.1.1 渗硼工艺的发展史  9
    1.1.2 渗硼的工艺分类  9-12
  1.2 固体渗硼原理  12-15
    1.2.1 固体渗硼中存在的化学反应  12-14
    1.2.2 渗硼层的形成机理  14-15
  1.3 渗硼层的组织结构与性能  15-19
    1.3.1 渗硼层的组织结构  15-19
    1.3.2 渗硼层性能  19
  1.4 固体渗硼技术的应用现状  19-20
  1.5 本课题的研究目的、内容、意义  20-22
2 试验材料、设备及试验方法  22-26
  2.1 试验材料及设备  22
    2.1.1 试验材料  22
    2.1.2 试验设备  22
  2.2 试验方法  22-26
    2.2.1 试验过程  23
    2.2.2 渗硼层组织与性能分析测试方法  23-26
3 渗硼剂的研制  26-34
  3.1 正交试验及结果分析  26-29
  3.2 显微组织分析  29-30
  3.3 相组成分析  30-31
  3.4 显微硬度分析  31-32
  3.5 断裂韧性分析  32-33
  3.6 本章小结  33-34
4 渗剂用量研究  34-42
  4.1 渗剂用量试验  34
  4.2 渗剂用量对渗硼层组织的影响  34-37
    4.2.1 渗硼层物相  34-35
    4.2.2 渗硼层显微组织  35-36
    4.2.3 渗硼层厚度  36-37
  4.3 渗剂用量对渗硼层性能的影响  37-39
    4.3.1 显微硬度  37-38
    4.3.2 断裂韧性  38-39
  4.4 渗硼剂利用率  39-41
  4.5 本章小结  41-42
5 渗硼动力学  42-51
  5.1 工艺参数对渗硼层组织的影响  42-44
    5.1.1 渗硼层厚度  42
    5.1.2 渗硼层物相  42-43
    5.1.3 渗硼层显微组织  43-44
  5.2 工艺参数对渗硼层性能的影响  44-45
    5.2.1 显微硬度  44-45
    5.2.2 断裂韧性  45
  5.3 动力学曲线与等厚度图  45-47
  5.4 生长速率常数与扩散激活能  47-49
  5.5 本章小结  49-51
6 40Cr钢渗后热处理对渗硼层性能的影响  51-55
  6.1 40Cr钢渗后热处理工艺  51
  6.2 渗后热处理对40Cr钢显微组织的影响  51-53
    6.2.1 渗硼层物相  51-52
    6.2.2 渗硼层显微组织  52-53
  6.3 渗后热处理对40Cr钢性能的影响  53-54
  6.4 本章小结  54-55
结论  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-59

40Cr钢固体渗硼研究

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