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基本信息

項(xiàng)目名稱：
45鋼經(jīng)噴丸變形后的硼-鉻-稀土低溫共滲
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本課題把冷塑性變形和硼-鉻-稀土低溫共滲結(jié)合，低溫共滲可以降 低能耗，減少工件變形，而通過(guò)冷塑性變形可以增加碳鋼硼-鉻-稀土低溫共滲層的深度，且共滲層硬度基本保持不變脆性降低。分析認(rèn)為，噴丸變形可使位錯(cuò)等缺陷增加，有利于硼原子的吸收與擴(kuò)散。本課題的研究在提高化學(xué)熱處理速度、改善工件深層組織的性能，節(jié)能生產(chǎn)成本及提高生產(chǎn)效率等方面具有良好的應(yīng)用前景，適用于一些形狀復(fù)雜、對(duì)尺寸精度要求較高的工件
詳細(xì)介紹：
前言 選題的背影和意義 滲硼的研究和進(jìn)展 滲硼的概念 滲硼的研究歷程 滲硼的方法 滲硼劑組成 研究技術(shù)路線 實(shí)驗(yàn)方法與工藝流程 滲硼制備 式樣制備 滲硼過(guò)程 實(shí)驗(yàn)樣品的制備 滲箱的制作 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及條件 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 噴丸處理對(duì)45鋼硼-鉻-稀土共滲的影響 噴丸對(duì)45鋼低溫共滲層層深的影響 溫度對(duì)45鋼低溫共滲層層深的影響 保溫時(shí)間對(duì)45鋼低溫共滲層層深的影響 共滲時(shí)間對(duì)45鋼低溫共滲層層深的影響 共滲層硬度 三鉀試劑侵蝕 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 噴丸對(duì)共滲層深度的影響 噴丸對(duì)共滲層組織成分的影響 鉻及稀土元素對(duì)滲硼的影響 滲硼層疏松的影響因素及產(chǎn)生的機(jī)制 結(jié)論 謝詞 參考文獻(xiàn) 摘要 對(duì)45鋼試樣進(jìn)行噴丸的冷塑性變形。研究了不同工藝條件下噴丸對(duì)低碳鋼硼-鉻-稀土粉末共滲的影響。研究了固體硼-鉻-稀土共滲工藝、共滲層成分、組織和性能，并與單一滲硼層進(jìn)行了比較。本文利用金相顯微鏡、顯微硬度計(jì)、掃描電鏡等儀器設(shè)備對(duì)共滲層進(jìn)行了研究。主要對(duì)不同工藝條件下的共滲層的深度、硬度進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算以及分析，對(duì)硼齒的疏密程度進(jìn)行了觀察和分析。結(jié)果表明：冷塑性變形可以增加碳鋼硼-鉻-稀土共滲層的深度，而深層硬度基本保持不變。分析認(rèn)為，噴丸變形可使位錯(cuò)等缺陷增加，有利于硼原子的吸收與擴(kuò)散。本課題的研究在提高化學(xué)熱處理速度、改善工件深層組織的性能，節(jié)能生產(chǎn)成本及提高生產(chǎn)效率等方面具有良好的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：噴丸；硼-鉻-稀土低溫共滲；深度；硬度 前言 1.1選題背影和意義 滲硼工藝自誕生至今已有100多年的歷史，其中因固體滲硼具有工藝操作方便、使用設(shè)備簡(jiǎn)單、質(zhì)量易控制等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中得到較廣泛的應(yīng)用。但由于目前滲硼處理的溫度較高，滲硼處理后零件的變形較大以及深層較薄、深層脆性較大等原因，限制了滲硼技術(shù)的推廣應(yīng)用。本課題采用低溫固體固體硼-鉻-稀土共滲工藝，在保證得到可利用的最大深層的情況下盡量降低溫度，使工件變形小，經(jīng)熱處理后的共滲層具有高硬度、高耐磨性、良好的抗腐蝕性和抗高溫氧化性等優(yōu)點(diǎn)，使工件的綜合性能得到很大的提高。 隨著生產(chǎn)中新型壓力加工方法不斷出現(xiàn)，如冷擠壓，滾壓、冷拔、超塑性變形等成型工藝，形變熱化學(xué)處理得到迅速發(fā)展。它以其特別的優(yōu)勢(shì)，如加速化學(xué)熱處理動(dòng)力學(xué)過(guò)程，改善深層組織性能，大幅度提高鋼鐵零件抗磨損、耐疲勞等與表面有關(guān)的性能以及節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本等，逐步為人民所重視。但是很少見(jiàn)到噴丸處理和固體粉末硼-鉻-稀土共滲結(jié)合的研究。 本課題采用低溫固體硼-鉻-稀土共滲工藝，在保證得到可利用的最大滲層的情況下盡量降低溫度，使工件變形小，經(jīng)熱處理后的共滲層具有高硬度，高耐磨性，良好的抗腐蝕性和抗高溫氧化性等優(yōu)點(diǎn)，使工件的綜合性能得到很大的提高。因此研究對(duì)45鋼進(jìn)行不同程度的噴丸處理后，在相變線A1線下進(jìn)行固體硼-鉻-稀土低溫共滲具有十分必要和重大的意義。 1.2滲硼的研究進(jìn)展 1.2.1滲硼的概念 滲硼就是將材料置于含硼介質(zhì)中，經(jīng)過(guò)加熱，靠他們之間的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，使硼原子滲入材料表層形成硼化物的工藝過(guò)程。滲硼層具有很高的硬度、優(yōu)良的耐磨性及良好的腐蝕性。今年來(lái)人們對(duì)滲硼工藝及滲硼機(jī)理進(jìn)行了大量的研究，但滲硼工藝仍有其不足之處，如：硼化物本身脆性大，易剝落，傳統(tǒng)的滲硼工藝溫度高、能耗大，滲硼后工件變形較大等。為了克服這些不足，人們進(jìn)行了不懈的努力，并取得了一些成就，如：采取滲硼后獲得單相Fe2B或滲硼后進(jìn)行真空擴(kuò)散而獲得單相Fe2B，滲硼的共晶化處理及共滲與復(fù)合滲工藝等來(lái)降低滲硼層脆性。為了解決滲硼溫度高、滲后工件變形大等問(wèn)題，低溫滲硼為人們所關(guān)注。 低溫滲硼，實(shí)際上就是指在鋼臨界點(diǎn)以下溫度的滲硼，特別是在鋼回火溫度下進(jìn)行滲硼，不僅能改善滲層性能、降低能耗和減少工件變形，進(jìn)一步擴(kuò)大滲硼工藝的應(yīng)用，而且還能簡(jiǎn)化工藝，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。低溫滲硼層通常呈梳齒狀，與高溫滲硼層不同之處在于其硼化物前沿沒(méi)有如高溫滲硼層那樣的晶粒粗大的偽共析或者過(guò)共析組織的過(guò)渡區(qū)，而只有一相對(duì)較窄的富碳過(guò)渡區(qū)。低溫滲硼層的耐磨性和耐腐蝕性較高溫滲硼層的有所提高，而其脆性卻有所降低。 1.2.2滲硼的研究歷程 最早的滲硼工藝文獻(xiàn)是由莫桑（Moissan）于1985年發(fā)表，確定鋼肯定可以滲硼。從此在滲硼這個(gè)領(lǐng)域里，國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者做了大量的工作，使得滲硼得到了極大的、快速的發(fā)展，滲硼工藝的發(fā)展過(guò)程大致可以分成三個(gè)階段： 第一階段，二十世紀(jì)20年代以前。滲硼層性能還未完全為人們認(rèn)識(shí)，且具體的操作工藝上還存在眾多的難關(guān)，以致滲硼沒(méi)有什么實(shí)際應(yīng)用。在該階段滲硼工藝發(fā)展緩慢。 第二階段，二十世紀(jì)20年代----60年代。由于一些新的滲硼劑的發(fā)明和固體法滲硼取得了一定的發(fā)展，工藝上已能夠確保獲得所需的滲硼層深度。但是，由于固體滲硼成本很高，所需處理溫度高、時(shí)間長(zhǎng)等因素使液體滲硼的研究和應(yīng)用超過(guò)了固體滲硼。在該階段固體滲硼仍處于停滯狀態(tài)。 第三階段，二十世紀(jì)60年代至今。液體滲硼時(shí)，滲硼溶液強(qiáng)烈腐蝕坩堝，并使零件的表面粘附一層難熔的殼不易清除。至于氣體滲硼，三氯化硼（BC13）和乙硼烷（BZH6）很昂貴，有劇毒，且用BZ作載體時(shí)有可能發(fā)生爆炸。因此，在這一階段人們對(duì)固體滲硼越來(lái)越感興趣，并給于了更大的重視。 1.3滲硼的方法 滲硼的方法主要按滲硼劑的存在形態(tài)分類，主要分為氣體滲硼，液體滲硼和固體滲硼三類 液體滲硼 氣體滲硼和氣體滲碳、氣體滲氮類似，將滲硼氣體通入爐內(nèi)，同時(shí)將爐子加熱到滲硼溫度，使?fàn)t氣在工件表面發(fā)生分解，進(jìn)而通過(guò)物理化學(xué)的吸附，擴(kuò)散而形成硼化物。氣體滲硼的滲層均勻、致密，表面質(zhì)量好，工件滲后無(wú)須清理。另外氣體介質(zhì)活潑，可以在較低溫度下實(shí)現(xiàn)滲硼，滲速也快。但所用氣體的制備、保存困難、價(jià)格昂貴，有劇毒、且有爆炸性，目前尚難以被工業(yè)生產(chǎn)所采用，基本上處于實(shí)驗(yàn)室階段。 液體滲硼 液體滲硼包括電解滲硼和鹽浴滲硼。電解滲硼：工件在熔融狀態(tài)的硼砂浴中作為負(fù)極，通電進(jìn)行滲硼。此方法效率高，可以較低溫度下滲硼，滲硼劑便宜，滲層深度易于控制，但只是用于形狀簡(jiǎn)單的零件，對(duì)形狀復(fù)雜的零件，因各部分電流密度不同，會(huì)使?jié)B硼層厚度不均。另外熔融硼砂對(duì)坩堝腐蝕嚴(yán)重，坩堝壽命較短。如果坩堝材料中的元素溶于鹽浴中，則會(huì)影響鹽浴滲硼劑的活性，使?jié)B速下降；鹽浴滲硼是國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的一種滲硼法，鹽浴滲硼設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，滲層組織容易控制，而且能處理形狀復(fù)雜的零件。但鹽浴的活性差，工件清洗困難，坩堝壽命短，在大量生產(chǎn)中鹽浴溫度的均勻性，鹽浴成分的均勻性均難保證。 （3）固體滲硼 由于我們用的是固體滲硼，所以這里主要介紹固體滲硼，固體滲硼主要包括粉末滲硼、粒狀滲硼、和膏劑滲硼。固體滲硼處理不需要專門(mén)的設(shè)備，操作方便，滲后容易清理，適用性強(qiáng)，便于推廣；但拆裝箱勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作條件差，滲劑成本高，對(duì)工件進(jìn)行處理時(shí)，滲劑必須填滿滲箱，滲劑浪費(fèi)嚴(yán)重。另外滲劑介質(zhì)熱導(dǎo)性差，故加熱時(shí)間長(zhǎng)、耗能高，功效低，滲后工件不易取出。粉末滲硼劑在處理工件時(shí)，易形成對(duì)工件表面的粘結(jié)，影響工件表面的質(zhì)量，同時(shí)處理完工件后，滲劑易結(jié)塊，影響滲劑的重復(fù)使用。粒狀滲硼劑克服了粉末滲硼劑的不足，所處理工件的表面光潔，滲劑松散，還可以重復(fù)使用。膏劑滲硼是固體粉末滲硼的 發(fā)展，其最大特點(diǎn)是能方便的實(shí)現(xiàn)局部滲硼，滲劑消耗小，加熱時(shí)間短，效率較高。 1.4 滲硼劑組成 同固體滲硼一樣固體滲硼劑也包括粉末滲硼劑、粒狀滲硼劑和膏劑滲硼劑，而粒狀滲硼劑和膏劑滲硼劑是在粉末滲硼劑的基礎(chǔ)上再加入粘結(jié)劑分別制成粒狀和膏狀。因此固體滲硼劑一般由供硼劑、活化劑、填充劑、還原劑、粘結(jié)劑組成。 （1）供硼劑 供硼劑是滲硼劑中提供活性硼原子的組分。主要供硼劑有：非晶質(zhì)硼（B）、碳化硼（BC）、硼鐵合金（Fe---B）、硼配（B2O3）、無(wú)水硼砂（Na2B4O7）等 （2）活化劑 活化劑在滲硼過(guò)程中，與供硼劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氣態(tài)化合物，促進(jìn)活性硼原子的產(chǎn)生，加速滲硼過(guò)程。主要有：氟硼酸鹽（KBF4、NaBF4、LIBF4）,氟化物（KF、NaF、AIF3、CaF2等），碳酸鹽（（NH4）2CO3、NH4HCO3、Na2CO3等），氯化銨（NH4Cl），冰晶石（Na3AIF6或Na2SIF6）等。 （3）填充劑 填充劑是滲硼劑中的載體，可調(diào)節(jié)硼勢(shì)，防止燒結(jié)，它還可以減少供硼劑和活化劑用量，并使?jié)B硼件和滲劑均勻接觸，保證滲硼層的均勻性。填充劑主要有碳化硅（綠色SIC），碳（木炭、石墨、活性炭）三氧化二鋁（Al2O3）等 （4）還原劑 還原劑是在滲硼過(guò)程中與高價(jià)硼反應(yīng)，生成低價(jià)硼或活性硼原子的組分。以硼砂為供硼劑的固體滲硼劑需要加適量的還原劑。還原劑主要有：Si.、Ca、Al、Mg、RE及其合金。 （5）粘結(jié)劑 粘結(jié)劑是使?jié)B硼劑制成粒狀和膏狀所需的粘結(jié)成分。主要粘結(jié)劑有：硅酸乙酯水溶液、聚乙烯水溶液、松香酒精溶液、文具膠水、梭甲基纖維素水溶液等。 1．5研究技術(shù)路線 通過(guò)研究中碳鋼在相變點(diǎn)以下溫度進(jìn)行低溫硼-鉻-稀土共滲，觀察不同熱處理工藝參數(shù)下的共滲層層深、組織、硬度、等變化情況，證實(shí)在相變點(diǎn)以下低溫硼-鉻-稀土共滲的可行性，并觀察冷塑性變形造成的缺陷對(duì)共滲層的影響，在證實(shí)研究的基礎(chǔ)上做一些理論性探索。探討低溫下噴丸時(shí)間與共滲層層深的關(guān)系，進(jìn)而探討在低溫下形變硼-鉻-稀土共滲工藝的應(yīng)用范圍。 由于實(shí)驗(yàn)在相變線以下溫度進(jìn)行，鋼的溶碳能力小，同樣溶硼的能力也會(huì)降低，滲層會(huì)比高溫滲層淺，但低溫共滲的優(yōu)點(diǎn)也是不容忽視的，如：工件變形小，滲層脆性小等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)室溫形變有利于滲層的增加，對(duì)改善滲層的性能有很大的作用。本課題將探討室溫塑性變形與低溫硼-鉻-稀土共滲的關(guān)系，研究相變線下不同溫度的共滲工藝，并探討冷塑性變形與共滲層組織形貌和性能的關(guān)系。通過(guò)觀察結(jié)合不同的工藝處理（熱處理溫度、時(shí)間、噴丸時(shí)間）來(lái)研究共滲層深的變化情況。 本課題探討找尋一種可以降低溫度，節(jié)約能源，增加滲層深度和速度的方法。抑制FeB相生長(zhǎng)，有利于Fe2B相形成，且Fe2B組織致密，脆性低，滲劑成本低，把滲前工件的冷塑性變形與硼-鉻-稀土共滲結(jié)合起來(lái)的共滲工藝。并且在相變線以下進(jìn)行低溫滲硼，降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源。 2．試驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)方案 2.1 滲劑制備 所用的共滲劑是粉末狀硼-鉻-稀土共滲劑，共滲劑由高碳鉻鐵、工業(yè)硼砂、稀土、硅鈣合金、NH4Cl、尿素、石墨、水玻璃等為主要成分。各成分含量為： 高碳鉻鐵含量：6.18% 硼砂及NH4Cl含量：Na2B4O7 25%×92.78%,NH4Cl 1.04%2.78% 稀土含量：6%×92.78% 硅鈣合金含量：12%×92.7% 氟硅酸鈉含量：17%×92.78% 尿素含量：2%×92.78% 石墨含量：38%×92.78% 水玻璃 2.2 試樣制備 2.2.1 滲硼過(guò)程 將10×10×12mm的噴丸后的45鋼試樣對(duì)其表面進(jìn)行熱處理，然后分別與滲劑裝罐，試樣與滲劑裝罐時(shí)，先在罐底鋪約15mm厚的滲硼劑，試樣埋入滲劑的中央，試樣與罐壁之間留有10—20的距離，靠近蓋子一側(cè)滲劑要蓋厚一些，不少于20mm厚，加蓋密封。滲罐裝入井式電爐內(nèi)隨爐升溫（我們主要用650℃和700℃），至預(yù)定溫度后保溫一定時(shí)間取出，空冷，冷卻至室溫后取出試樣，將其表面清理干凈。 首先加工試樣，對(duì)其進(jìn)行表面熱處理，后配置試劑，將試樣預(yù)滲劑裝罐。選自合適的滲硼工藝參數(shù)，將滲罐裝爐。然后控制滲硼工藝參數(shù)，對(duì)其加熱。最后滲罐出爐、冷卻 ，取出試樣。 2.2.2 試驗(yàn)樣品的制備 將滲硼完成后的樣品表面打磨拋光后，用4%的硝酸酒精（2ml硝酸+48ml酒精）溶液的金相腐蝕劑對(duì)其表面進(jìn)行腐蝕，然后用酒精清洗，吹干。 2.2.3滲箱的制作 本實(shí)驗(yàn)采用自制滲箱。他是用直徑為130mm的鋼片和直徑為100mm（外110mm）的鋼筒焊接而成，內(nèi)直徑為95mm的鋼片，外蓋直徑為100mm的鋼片。滲箱具有內(nèi)外蓋以便于共滲時(shí)用雙層水玻璃泥密封。 2.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)方法 2.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及條件 1.HV1000型顯微硬度計(jì)，主要用來(lái)測(cè)量滲層硬度，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.1. 表2.1 HV1000型顯微硬度計(jì)主要技術(shù)參數(shù) 實(shí)驗(yàn)力（N） 0.098, 0.246, 049, 098, 1.96, 2.94, 4.90, 9.80,, 實(shí)驗(yàn)力施加方式 自動(dòng)加卸實(shí)驗(yàn)力 測(cè)量顯微鏡放大倍數(shù) 100×（觀察時(shí)） 400×（觀察時(shí)） 實(shí)驗(yàn)力保持時(shí)間 5---60s（每5s為一個(gè)單位） 測(cè)微鼓輪最大分度值 0.5um 試件最大高度 65mm 試件最大寬度 85mm 主要重量 約25Kg 電源 AC200V/50Hz 外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高） 405×290×480（mm） 2.箱式電阻爐，用來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不同的熱處理溫度，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.2. 表2.2 .箱式電阻爐主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) SX2—12—16 額定功率 12Kw 額定電壓 380V 穩(wěn)定溫度 1650℃ 相數(shù) 1相 爐膛尺寸 400×200×160（um） 外型尺寸 1100×970×1660(mm) 最大電流 200A 最大電壓 380V JSM-6380LA掃描電鏡，用來(lái)觀察深層的組織形態(tài),其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.3. 表2.3 JSM-6380LA掃描電鏡主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) JSM-6380LA 樣品座最大尺寸 直徑32mm×10mm 加速電壓 0.5Kv---30Kv 二次電子圖像分辨率 HV mode： 3.0nm（30Kv），20nm（1Kv.） LV mode： 4.0nm （30Kv） 背散射電子圖像 形貌像或成分像 放大倍數(shù) ×8 ×300000 2.3.2 實(shí)驗(yàn)方法 （1）噴丸處理 噴丸是將鋼丸以壓縮空氣噴出或離心式噴丸機(jī)借離心力甩到金屬表面，利用鋼丸對(duì)金屬表面的沖擊作用使得零件表面硬化，其主要目的是為了去除表面氧化層和強(qiáng)化表面。鋼丸沖擊金屬表面有兩個(gè)方面的影響;一是使零件表面生成一定深度的硬化層，提高其表面硬度，增加零件表面抵抗斷裂的能力，并使表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，提高其疲勞強(qiáng)度；二是使得零件表面上由于機(jī)械加工所帶來(lái)的損傷減少，從而降低應(yīng)力集中。由以上解釋可以知，噴丸處理同樣可以使得試樣表面產(chǎn)生塑性變形區(qū)域，該區(qū)域存在有空位、錯(cuò)位等晶體缺陷。 (2) 滲層厚度的測(cè)量 在光學(xué)顯微鏡下用峰谷平均法測(cè)量滲硼層的厚度，每一個(gè)試樣測(cè)量10個(gè)齒峰值x和10個(gè)齒谷值y，再分別求出其平均值X和Y 并代入經(jīng)驗(yàn)公式（2-1）中，求出深層厚度的有效值L，測(cè)量滲硼層齒峰值、齒谷值示意圖如圖2.2所示 L=X+Y/2 滲層硬度的測(cè)量 本實(shí)驗(yàn)利用HV—1000型顯微硬度計(jì)和HX—1000型顯微硬度計(jì)對(duì)45鋼共滲層的顯微硬度進(jìn)行測(cè)試。顯微硬度計(jì)荷載分別是0.245N（HV--1000）與25gf（HX----1000），保荷時(shí)間均為10sec。選擇在共滲層被選區(qū)域進(jìn)行硬度測(cè)試，顯微硬度壓痕應(yīng)在共滲層沿硼齒生長(zhǎng)方向成兩排排列，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意壓痕之間應(yīng)有一定的距離，以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。在讀數(shù)的時(shí)候，應(yīng)注意顯微硬度計(jì)由于荷載不同而導(dǎo)致的讀數(shù)不同。 3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 3.1 噴丸處理對(duì)45鋼硼—鉻—稀土共滲的影響 45鋼經(jīng)噴丸處理，因形變?cè)谠嚇又幸氲奈诲e(cuò)結(jié)構(gòu)對(duì)滲硼層的形成和生長(zhǎng)的影響得到解釋，隨變形量進(jìn)一步增加，位錯(cuò)胞被拉長(zhǎng)，胞壁中位錯(cuò)密度增大，與未變形試樣比，形變?cè)嚇颖砻嬉蚝写罅课诲e(cuò)而使表面活化，從而加速了滲硼初期表面對(duì)硼原子的吸附過(guò)程，進(jìn)入試樣表層的硼原子或剛剛析出的硼化物小顆粒對(duì)形變組織的恢復(fù)或再結(jié)晶將起到阻礙作用，使其延遲或不能進(jìn)行，從而加速了滲硼層的形成和生長(zhǎng)。共滲后，硬度較無(wú)塑性變形情況下稍有提高，保持了較高的硬度，同時(shí)脆性變化也不很大，共滲層的性能得到提高。 本章利用光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、顯微硬度計(jì)（HV--1000）、系統(tǒng)表征了不同冷塑性變形量（噴丸時(shí)間）對(duì)45鋼硼—鉻—稀土共滲后的共滲層深度及顯微硬度的影響。重點(diǎn)探討了在不同的化學(xué)熱處理工藝條件下，噴丸時(shí)間對(duì)45鋼共滲層深度的影響，分析了噴丸與共滲層深度之間的關(guān)系。通過(guò)與未變形試樣的各項(xiàng)性能測(cè)試的對(duì)比，研究了冷變形對(duì)45鋼共滲層硬度及深度的影響。 噴丸對(duì)45型鋼低溫共滲層層深的影響 噴丸后的滲層厚度比未噴丸的深層厚度明顯增加，例如表3.1所示采用650℃×6h工藝后，噴丸0.5小時(shí)試樣較未變形試樣共滲層層深增加1um，噴丸1小時(shí)試樣較未變形試樣共滲層層深增加3um，噴丸1.5小時(shí)試樣較未變形試樣共滲層層深增加5um。 表3.1噴丸處理對(duì)45型鋼低溫共滲層層深的影響（um） 不同工藝下的45鋼噴丸深層厚度 0h 0.5h 1h 1.5h 650℃×4h 5 6 7 8 650℃×6h 7 8 10 12 650℃×8h 8 11 15 18 700℃×4h 18 20 24 26 700℃×6h 23 27 30 33 700℃×8h 28 31 34 39 在硼化物形成過(guò)程中，F(xiàn)eB和Fe2B都不溶解碳，必然將碳向內(nèi)部排擠，被排擠的碳，一方面就近形成Fe3（C,B），另一方面則通過(guò)遠(yuǎn)程擴(kuò)散擠向內(nèi)層，在硼化物前沿的基體上形成富碳的過(guò)渡區(qū)。在高溫滲硼時(shí)，這兩種趨向都存在。而在低溫滲硼的時(shí)候，碳在鐵素體中的擴(kuò)散激活能增大，擴(kuò)散系數(shù)降低，使碳難以進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)散，僅能聚集在硼化物的周圍。當(dāng)排擠的碳達(dá)到一定的濃度，使形成Fe3（C,B）。 采用700℃×6h工藝后，如圖3.1所示，噴丸0.5小時(shí)試樣較未變形試樣共滲層層深增加4um，噴丸1小時(shí)試樣較未變形試樣共滲層層深增加7um，噴丸1.5小時(shí)試樣較未變形試樣共滲層層深增加10um. 采用700℃×8h工藝后，如圖3.2所示，噴丸0.5小時(shí)試樣較未變形試樣共滲層層深增加3um，噴丸1小時(shí)試樣較未變形試樣共滲層層深增加6um，噴丸1.5小時(shí)試樣較未變形試樣共滲層層深增加11um。 溫度對(duì)45鋼低溫共滲層層深的影響 .如圖3.3可知，700℃×8h噴丸1.5小時(shí)比650℃×8h噴丸1.5小時(shí)的共滲層層深增加21um，可見(jiàn)溫度對(duì)其層深的影響還是很大的。 保溫時(shí)間對(duì)45鋼低溫共滲層層深的影響 結(jié)合表3.1可知，700℃×4h，700℃×6h，700℃×8h的共滲層的層深分別是26um，33um，39um。隨著時(shí)間的增加，滲層層深逐漸增加而且比較明顯，說(shuō)明時(shí)間對(duì)其的影響還是比較顯著的。 共滲層硬度 使用HV—1000型顯微硬度計(jì)對(duì)45鋼共滲層至基體的顯微硬度進(jìn)行測(cè)試，與未噴丸試樣相比，噴丸試樣的顯微硬度值在多處基本重合，說(shuō)明45鋼噴丸后試樣的顯微硬度沒(méi)有發(fā)生太大的變化。噴丸時(shí)間對(duì)共滲層硬度影響不大，也就是說(shuō)噴丸后試樣的共滲層顯微硬度變化不大，硬度值基本不隨噴丸時(shí)間的變化而變化，保持了硼-鉻-稀土共滲層的高硬度的特點(diǎn)。在靠近表層附近，由于共滲層表面疏松的存在，硬度值較共滲層低，但是表層的顯微硬度基本上保持1400—1600HV0.025.。分析認(rèn)為，越靠近45鋼基體，顯微硬度基本保持1400—1600HV0.025.，為Fe2B相的硬度，并且在硬度梯度曲線上占絕大多數(shù)，45鋼噴丸處理后的共滲層基本為Fe2B相。噴丸處理后的45鋼表層是由無(wú)數(shù)個(gè)小的冷作壓坑組成，壓坑周圍必然有大量的位錯(cuò)等晶體缺陷產(chǎn)生，這些缺陷對(duì)共滲時(shí)活性硼原子的動(dòng)力學(xué)影響顯著，增加了硼原子的吸附，并且降低了其擴(kuò)散激活能，因而使得共滲速度提高。經(jīng)過(guò)噴丸處理的45 鋼與未噴丸的試樣的硼齒平直、細(xì)長(zhǎng)，沒(méi)有使共滲層的組織發(fā)生改變，仍然保持了未噴丸前的共滲層再組織，故而噴丸后的共滲層仍然保持了硼-鉻-稀土共滲時(shí)的硬度。在同種工藝條件下，噴丸處理對(duì)共滲層硬度沒(méi)有影響，也既冷塑性變形在提高了45鋼共滲速度，增加了共滲層深度的同時(shí)沒(méi)有造成45鋼共滲層硬度降低，仍保持了為塑性變形前的硬度。 三鉀試劑侵蝕 與單一滲硼層相比，共滲層保持由單一滲硼層的組織特征，且共滲層較為致密，表面疏松較輕，硼齒細(xì)長(zhǎng)、平直；單相Fe2B的硼化物有很多的優(yōu)點(diǎn)，如：較低的脆性，基體材料可以隨后進(jìn)行熱處理而不降低共滲層的結(jié)合強(qiáng)度和性能，因此我們希望得到單一滲硼層。經(jīng)過(guò)三鉀試劑侵蝕后的共滲層觀察表明，共滲層基本由Fe2B單相組成，未發(fā)現(xiàn)深褐色的FeB相。共滲層過(guò)渡區(qū)珠光體含量較多，這主要是因?yàn)樵谙嗤幚項(xiàng)l件下共滲試樣的滲層厚，由于碳原子不溶于硼化物中，因此在滲層形成過(guò)程中，表層的碳原子被推移到硼齒與集體結(jié)合的部位，在此區(qū)形成富碳區(qū)。 硼鉻稀土共滲時(shí)，有共滲劑在共滲溫度下分解產(chǎn)生高活性，高濃度的硼原子被45鋼試樣表面所吸附，往往優(yōu)先在晶界等缺陷存在的區(qū)域由于偏聚而形核。活性硼原子由偏聚區(qū)通過(guò)擴(kuò)散的方式擴(kuò)散進(jìn)入內(nèi)部組織，周圍共滲氣氛不斷提供大量活性硼原子，從而形成了較高濃度的濃度梯度，產(chǎn)生大的驅(qū)動(dòng)力使硼原子向基體擴(kuò)散，當(dāng)硼元素達(dá)到濃度8.8wt%時(shí)則生成Fe2B晶核，進(jìn)而形成共滲層。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 噴丸對(duì)共滲層深度的影響 在各種化學(xué)熱處理形成硬化表層后進(jìn)行表面形變（滾壓、噴丸等），然后低溫回火（時(shí)效）以促進(jìn)析出碳氮化合物并消除殘余內(nèi)應(yīng)力?；蛟诨瘜W(xué)熱處理之后進(jìn)行表面熱處理（如感應(yīng)加熱表面淬火）及表面形變處理，然后進(jìn)行時(shí)效。這些處理工藝均能夠進(jìn)一步提高零件的耐磨性及疲勞抗力，有效延長(zhǎng)了零件的使用壽命。噴丸是將鋼丸以壓縮空氣噴出或離心式噴丸機(jī)借離心力甩到金屬表面，利用鋼丸對(duì)金屬表面的沖擊作用使得零件表面硬化，其主要目的是為了去除表層氧化膜和強(qiáng)化表面。噴丸沖擊金屬表面主要有兩個(gè)影響：一是使得零件表面生成一定深度的硬化層，提高其表面硬度，增加零件表面抵抗斷裂的能力，并使表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，提高其疲勞強(qiáng)度；二是使得零件表面上由于機(jī)械加工所帶來(lái)的損傷減少，從而降低應(yīng)力集中。由以上解釋可知，噴丸處理同樣可以使得試樣表面產(chǎn)生塑性變形區(qū)域，該區(qū)域存在有空位、位錯(cuò)等晶體缺陷。噴丸可在一定程度上增加深層厚度；并且噴丸可以增加齒狀度，改善了深層的性能，增加了硼齒和基體的結(jié)合力。 分析認(rèn)為，相變產(chǎn)生大量位錯(cuò)，為硼原子的擴(kuò)散提供了有利的條件，并且隨變形量的增加，試樣表層的位錯(cuò)密度也增加，加快了B原子的擴(kuò)散。對(duì)45鋼表面用0.8---2.0um的鑄鋼球進(jìn)行噴丸后，在試樣表面塑性形變區(qū)域（硬化層）產(chǎn)生大量空位、位錯(cuò)等晶體缺陷。經(jīng)噴丸產(chǎn)生的這些晶體缺陷對(duì)隨后進(jìn)行的共滲是有利的。在共滲時(shí)，活性硼原子沿著位錯(cuò)等缺陷進(jìn)行擴(kuò)散時(shí)，硼原子的躍遷頻率要大，所需的激活能遠(yuǎn)小于未變形的擴(kuò)散激活能。硼原子沿著這些區(qū)域更容易進(jìn)行擴(kuò)散，也更容易使得硼原子偏聚，一旦該區(qū)域滿足成分起伏，則很容易就形成硼化物晶核。共滲時(shí)，試樣表層硼原子濃度因位錯(cuò)等缺陷濃度增大而處于高能量狀態(tài)，因而被吸附的硼原子的量也逐漸增加，硼化物的形核幾率也增大。形成的硼化物晶核對(duì)位錯(cuò)等缺陷的移動(dòng)又能起到“釘扎”作用，阻礙形變區(qū)域組織的恢復(fù)和再結(jié)晶，使其延遲或不能進(jìn)行。這樣滲速就會(huì)加快。隨著噴丸時(shí)間的延長(zhǎng)，試樣表層的硬化層也不斷增加，也就意味著位錯(cuò)密度增加，系統(tǒng)中的能量明顯增加，硼原子在晶體中的吸附和擴(kuò)散速度會(huì)加快。在同等工藝條件下，隨著噴丸時(shí)間的增加，試樣表面的能量和位錯(cuò)的密度逐漸增加，導(dǎo)致硼原子的吸收與擴(kuò)散增大。這就是噴丸1.5小時(shí)的滲層更深的原因。 3.2.2 噴丸對(duì)共滲層組織的影響 由圖3.5（a）（b）可以看出，共滲層基本由Fe2B單相組成，對(duì)滲硼時(shí)發(fā)生的反應(yīng)研究的還很不夠，以下反應(yīng)都是可能存在的，但哪一些是決定硼勢(shì)的關(guān)鍵反應(yīng)，目前還不清楚。對(duì)于固體滲硼 12MCl+B4C→2B4Cl6+12M+C (3---1) B2Cl6+4Fe→2BCl3+4Fe→2Fe3B+3Cl2 (3---2) B2Cl6+2Fe→2BCl3+2Fe→2FeB+3Cl2 (3----3) 滲硼生成的兩種化合物都是穩(wěn)定的化合物。研究表明，F(xiàn)eB含16.23%B，熔點(diǎn)1550℃；Fe2B含8.83%B，熔點(diǎn)1389℃；FeB屬于正交點(diǎn)陣，其膨脹系數(shù)在200---600℃間為8.4×10-8K-1，理論密度為6.75g/cm3;；Fe2B.具有正方點(diǎn)陣，膨脹系數(shù)在200---600℃間為2.9×10-8K-1,理論密度為7.43g/cm3。 滲硼層的組織包括化合物層和擴(kuò)散層，化合物層又包括上述兩種化合物或其中的一種。形成FeB/Fe2B兩相滲層是不很理想的，這不僅因?yàn)镕eB相很脆，還因?yàn)閮上嘣从诓煌热莺途€性膨脹系數(shù)而存在的極大內(nèi)應(yīng)力，使之極容易出現(xiàn)兩相間的裂紋。 分析公式（3-2）和公式（3--3），形成FeB比Fe2B相需要更高的硼勢(shì)。從噴丸處理對(duì)低碳鋼硼—鉻-稀土共滲的影響的實(shí)質(zhì)來(lái)分析，噴丸后的試樣，由于有大量的位錯(cuò)，而硼沿著位錯(cuò)和晶界擴(kuò)散的速率遠(yuǎn)超過(guò)硼在 中的擴(kuò)散速度，因此硼向內(nèi)部擴(kuò)散速率增加，表面吸附的硼含量難以達(dá)到FeB相的形核濃度，這就減少了硼化物層中FeB相的量。 鉻及稀土元素對(duì)滲硼的影響 稀土和鉻的加入并不改變滲層的基本形貌。但是由于稀土和鉻的加入使得滲層最外層疏松減輕，硼化物層更致密，尤其是稀土的作用更為明顯，并且加了稀土后的硼化物硼齒變長(zhǎng)了，硼化物齒長(zhǎng)得規(guī)則、整齊、長(zhǎng)短較均勻；硼化物硼齒間的組織更少，硼齒更為致密，這是因?yàn)橄⊥恋募尤?，在滲層生長(zhǎng)的過(guò)程中增加了硼化物的形核率和改善了硼原子擴(kuò)散條件的緣故。加稀土滲硼可降低滲硼層的脆性，其原因，一是稀土利于形成Fe2B相可占據(jù)由于擴(kuò)散而產(chǎn)生的空位，減少松散；而稀土原子與晶界處雜質(zhì)形成穩(wěn)定的化合物，凈化了晶界，降低了滲硼層的脆性，抑制了裂紋的萌生及擴(kuò)展。如資料介紹，45鋼860℃滲硼后直接淬火、200℃回火時(shí)，加入10%的稀土可比不加稀土的沖擊韌度提高2到3倍，微量稀土元素和鉻元素可以使硼化物組織更加致密，硼齒細(xì)長(zhǎng)平直，這主要是由于稀土元素具有較高的電負(fù)性及獨(dú)特的4f結(jié)構(gòu)，在共滲過(guò)程中，稀土元素首先吸附在工件表面晶界處，因?yàn)榇颂幍哪芰扛?，并在此處形成稀土的化合物。另外稀土原子的半徑較大，使得表面晶格發(fā)生較大畸變，為硼原子的深入起到開(kāi)路先鋒的作用，滲速更快。同時(shí)，由于在表面存在稀土化合物，硼化物的形核較多，則可使得硼化物晶粒細(xì)小硼齒致密，一旦致密的硼化物形成之后，稀土原子由于半徑大而只能由硼化物的晶界擴(kuò)散到基體因此共滲層中晶界與硼齒處稀土含量可以通過(guò)置換擴(kuò)散的形式向基體擴(kuò)散，使得鉻元素在集體中含量是均勻的，在滲硼層，表面雜質(zhì)化合物被形成的硼化物所吞噬，并被擠壓成條狀，形成硼化物的晶間組織。45鋼表面的硼化物層有三部分組成，由表及里分別是疏松層，致密層，硼齒層。有疲勞過(guò)程可知，切應(yīng)力是造成局部不均勻滑移和產(chǎn)生疲勞核心裂紋的動(dòng)力。由于滲硼層的彈性模量大大高于基體，在滾滑摩擦條件下，集體的微彈性變形在垂直柱狀晶方向所產(chǎn)生的交變切應(yīng)力可使?jié)B硼層應(yīng)力集中，并隨著基體彈塑性變形的積累和擴(kuò)展，滲硼層表層的疏松，產(chǎn)生疲勞裂紋和淺層剝落；實(shí)際上由于滑動(dòng)摩擦力的存在，使最大切應(yīng)力移至表層，而表層疏松又會(huì)使得抗強(qiáng)度明顯下降，尤其是單一滲層，在滲硼層表層疏松和低強(qiáng)度的齒間組織處則成為疲勞裂紋源的萌生地。因此，稀土和鉻元素的滲入使得滲硼層組織致密，表層疏松較輕，只是滲層疲勞磨損性能得以提高的原因。 3.2.4滲硼層疏松的影響因素以及產(chǎn)生機(jī)制 45鋼經(jīng)滲硼后，滲層表層一般都不同程度存在疏松孔洞，這些滲硼孔洞對(duì)滲硼件機(jī)械性能影響說(shuō)法不一，，大多數(shù)文獻(xiàn)認(rèn)為，疏松孔洞使得滲層脆性增加，耐磨性下降，同時(shí)也是裂紋萌生和擴(kuò)展導(dǎo)致龜裂、剝落失效的一種潛在威脅，隨滲硼溫度升高，滲后疏松加重，而滲硼時(shí)間影響不如溫度影像那么重，孔洞分布在滲層表層區(qū)域，深度少則幾微米，多則幾十微米，近表層處孔洞較密集，甚至連成一片，由表及里，孔洞減少，在表層區(qū)域斑點(diǎn)或橢球狀、塊狀孔洞較多，稍內(nèi)區(qū)域有一些沿硼針生長(zhǎng)方向呈長(zhǎng)條狀孔洞，在疏松區(qū)域內(nèi)?？匆?jiàn)一些微裂紋和沿尖角擴(kuò)展相連的復(fù)合孔。關(guān)于疏松孔洞形成機(jī)制主要有以下觀點(diǎn)： 空位遷移機(jī)制，鋼中存在一定量的空位，滲層生長(zhǎng)時(shí)，空位被驅(qū)趕而在一定地方聚集。 體積效應(yīng)機(jī)制，認(rèn)為固液雙相比容不同造成一些孔洞。 硅空位機(jī)制，因硼化物不溶于硅，滲硼過(guò)程中硅元素向內(nèi)部擴(kuò)散，而硅元素?cái)U(kuò)散是按空位方式進(jìn)行的，故使得空位向表層流動(dòng)，在表層聚集形成孔核。 綜上可以認(rèn)為，滲硼疏松是空位遷移，硅擴(kuò)散，滲劑氣氛原子滲入共同作用的結(jié)果，故盡可能降低滲硼溫度采用含硅低的鋼材或研究滲硼專用鋼材，研制低疏松的滲硼劑。 參考文獻(xiàn) [1] 孫希泰，李木森。固體滲硼的發(fā)展概況[J]。金屬熱處理，1995（6）：5-7 [2] Chen S L.Daniel S,Zhang F,et al. 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  • 45鋼經(jīng)噴丸變形后的硼-鉻-稀土低溫共滲
  • 45鋼經(jīng)噴丸變形后的硼-鉻-稀土低溫共滲

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的：本課題為增大固體硼-鉻-稀土共滲工藝的應(yīng)用范圍，探尋一種降低工藝溫度、節(jié)約能源、提高共滲速度的最佳工藝，能夠抑制FeB相生長(zhǎng)，有利于Fe2B單相形成， 因?yàn)镕e2B組織致密，脆性較低。滲劑成本低，把滲前工件的冷塑性變形與硼-鉻-稀土共滲結(jié)合起來(lái)，能夠得到有價(jià)值的共滲層，并且在相變線以下進(jìn)行低溫滲硼，減小工件變形，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約能源。 創(chuàng) 新 點(diǎn)：1、在保證得到可利用的最大滲層的情況 下盡量降低溫度，在相變線溫度以下 共滲，使工件變形小。預(yù)期室溫形變 對(duì)低溫滲硼有促進(jìn)作用。 2、噴丸試樣隨噴丸時(shí)間的延長(zhǎng)滲層的深 度不斷增加，噴丸1.5 小時(shí)的試樣 比未噴丸的試樣層深大約也增加了一 倍。 技術(shù)關(guān)鍵：1、相變點(diǎn)以下低溫硼-鉻-稀土共滲的可 行性。 2、噴丸造成的缺陷對(duì)共滲層的影響。 3、低溫下冷塑性變形量（不同噴丸時(shí) 間）與共滲層層深的關(guān)系以及經(jīng)冷 塑性變形后硼-鉻-稀土共滲層的組 織脆性變化。 技術(shù)指標(biāo)：650℃×8h，45鋼滲層不小于20 um，硬 度不低于1500HV 工藝參數(shù)：650℃×4h，650℃×6h，650℃×8h

科學(xué)性、先進(jìn)性

本課題為增大固體硼-鉻-稀土共滲工藝的應(yīng)用范圍，探尋一種降低工藝溫度、節(jié)約能源、提高共滲速度的最佳工藝，能夠抑制FeB相生長(zhǎng)，有利于Fe2B單相形成， 因?yàn)镕e2B組織致密，脆性較低。滲劑成本低，把滲前工件的冷塑性變形與硼-鉻-稀土共滲結(jié)合起來(lái)，能夠得到有價(jià)值的共滲層，并且在相變線以下進(jìn)行低溫滲硼，減小工件變形，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約能源。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2007年《金屬熱處理》（第32卷 總第358期）發(fā)表文章《冷塑性變形對(duì)45鋼硼鉻稀土共滲的影響》 2008年《熱加工工藝》（第37卷 總第256期）發(fā)表文章《低溫固體滲硼工藝的研究現(xiàn)狀及展望》 2009年參加的第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽上海世博會(huì)專項(xiàng)競(jìng)賽榮獲國(guó)家三等獎(jiǎng)

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)

作品可展示的形式

圖片、樣品

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

本課題把冷塑性變形和硼-鉻-稀土低溫共滲結(jié)合，低溫共滲可以降低能耗，減少工件變形，而通過(guò)冷塑性變形可以增加碳鋼硼-鉻-稀土低溫共滲層的深度，且共滲層硬度基本保持不變，脆性降低。分析認(rèn)為，噴丸變形可使位錯(cuò)等缺陷增加，有利于硼原子的吸收與擴(kuò)散。本課題的研究在提高化學(xué)熱處理速度、改善工件深層組織的性能，節(jié)能生產(chǎn)成本及提高生產(chǎn)效率等方面具有良好的應(yīng)用前景，適用于一些形狀復(fù)雜、對(duì)尺寸精度要求較高的工件

同類課題研究水平概述

固體滲硼不存在氣體法和液體法的缺點(diǎn)，發(fā)展迅速。但是限制固體滲硼應(yīng)用的最大障礙是滲硼層淺、脆性較高。為克服固體滲硼的弱點(diǎn)，采用以滲硼為主的硼－鉻－稀土共滲工藝。硼－鉻－稀土共滲技術(shù)是在固體粉末滲硼的基礎(chǔ)上，以Na2B4O7（或者B-Fe）、RE、Na2SiF6、Cr-Fe合金、Si-Ca合金、NH4Cl、石墨及尿素等為主要成分，在工件表面滲入以B為主的B、Cr、RE等元素的表面改性技術(shù)，鋼鐵零件經(jīng)共滲處理后的共滲層一般以Fe2B相或者由雙相FeB＋Fe2B相組成。零件經(jīng)過(guò)共滲處理后的表面硬度為HV1300-2100，具有較高的耐磨性、紅硬性和耐腐蝕性能與抗氧化性。 固體粉末硼－鉻－稀土共滲工藝與單一滲硼工藝相比，共滲層基本保持了單一滲硼層的組織形貌，不同的是，共滲層深，硼齒細(xì)密、直長(zhǎng)，特別是表層疏松較輕，而單一滲硼層表層孔洞圓而大。經(jīng)共滲后形成的滲硼層具有更高的硬度、低的脆性和優(yōu)良的耐磨性和抗高溫氧化性，從而使零件具有更好的力學(xué)性能。 采用形變熱處理工藝，將壓力加工(鍛、軋、擠、壓等)和熱處理工藝有效的結(jié)合起來(lái),可同時(shí)發(fā)揮形變強(qiáng)化與熱處理強(qiáng)化的作用，以獲得單一的強(qiáng)化方法所不能得到的綜合力學(xué)性能。形變熱處理工藝可省去熱處理時(shí)的重新高溫加熱，從而節(jié)省大量能耗，減少材料的氧化和脫碳、變形。 采用低溫固體硼-鉻-稀土共滲工藝，在保證得到可利用的最大滲層的情況下盡量降低溫度，使工件變形小，經(jīng)熱處理后的共滲層具有高硬度、高耐磨性、良好的抗腐蝕性和抗高溫氧化性等優(yōu)點(diǎn)，使工件的綜合性能得到很大的提高。因此研究對(duì)45鋼進(jìn)行不同程度的噴丸處理后，在相變線A1線下進(jìn)行固體硼-鉻-稀土低溫共滲具有十分必要和重大的意義。
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