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钢含碳量对渗硼动力学的影响

时间:2017-08-10 17:45来源:毕业论文
通过光学显微镜观察了五种钢在不同加热温度和保温时间下,钢渗层的形貌和显微组织,同时得到渗层厚度的范围为11~165μm。测量得到的不同含碳量钢渗层的硬度比较接近
摘要:用固体渗硼技术对20、35、40、45和50钢分别在850℃、880℃和910℃保温3、5、7、9个小时进行渗硼。通过光学显微镜观察了五种钢在不同加热温度和保温时间下,钢渗层的形貌和显微组织,同时得到渗层厚度的范围为11~165μm。测量得到的不同含碳量钢渗层的硬度比较接近。渗硼层的生长动力学是通过测量不同温度和保温时间下渗层的厚度来分析的。
    结果表明:生长速率常数K随着温度和保温时间的增加而增加。20, 35, 40, 45, 和50钢的扩散激活能分别为101, 132, 142, 155和187 kJ/mol。可以发现,不同钢种的渗硼扩散激活能随着含碳量的升高近似呈线性增长。同时也画出了五个钢种渗硼层的等厚度图,通过等厚度图可以将渗硼的工艺参数和渗层厚度联系起来。12347
关键词:碳钢;固体渗硼;渗硼层;动力学;扩散激活能
毕业设计说明书(论文)外文摘要
Title   Research on the Boriding Kinetics of Carbon Steels with Different Carbon Contents
Abstract
In this study, the 20, 35, 40, 45, and 50 steels substrates were pack-borided at 850, 880, and 910℃ for 3, 5, 7, and 9 h. The morphology formed on the surface of steel substrates were confirmed by optical microscopy analysis. Boride layer thickness formed on the borided steels ranged from 11 to 165 μm depending on process temperature, treatment time and carbon contents of the substrates. The hardness of borides of different carbon-contents steels was very similar. Layer growth kinetics were analyzed by measuring the extent of penetration of  borided layers as a function of boronizing time and temperature in the range of 850-910℃. The kinetics of the reaction have also been determined by varying the boriding temperature and time.
The results show that K increase with boriding temperature and time. Activation energies (Q) of borided 20, 35, 40, 45 and 50 steels at present study were respectively determined as 101, 132, 142, 155 and 187 kJ/mol, which were increased with carbon contents. Moreover, an attempt was made to investigate the possibility of predicting the contour diagrams of boride layers variation and to establish some empirical relationships between process parameters and boride layer thicknesses.

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Key word: Carbon steels; Solid boronizing; Borides; Kinetics; Activation energy
目   次
1 绪论 1
2 实验方法 6
  2.1  实验材料与设备6
  2.2  实验过程与方案7
3 实验结果与讨论 8
  3.1渗硼层金相组织分析8
  3.2渗硼层显微硬度分析11
  3.3渗硼层生长动力学分析13
结论 23
致谢  24
参考文献25
1 绪论
渗硼是重要实用的化学热处理工艺技术,是提高钢件表面耐磨性的有效方法。钢件渗硼处理,可显著提高其表面硬度、耐磨性、抗高温氧化性和抗蚀性,应用广泛[1]。但渗硼层也存在一定缺点,如硬度高、脆性大等[2]。同时,对不同碳含量的钢采用不同的渗硼工艺参数(渗硼温度、渗硼时间、保温时间),所得到的渗硼层厚度以及性能也会有很大的不同。这些问题都给渗硼工艺参数的确定带来了一定的问题。因此,近年来国内外专家学者已经开始研究了一些不同碳含量钢的渗硼动力学。
1.1    渗硼动力学研究的意义和方法
(1)渗硼动力学研究的意义
钢铁材料经渗硼后一般具有如下优点:
①具有很高的硬度。Fe2B相显微硬度为1090~1680HV,FeB相显微硬度为1890~2340HV。
②具有较高的耐磨性,并具有良好的减摩作用。尤其抗磨粒磨损性能要优于渗碳和渗氮[3]。
③具有良好的高温抗氧化性能和高的红硬性。硼铁化合物FeB、Fe2B是十分稳定的化合物,在600℃以下具有良好的抗氧化性,且随着渗硼层厚度的增加高温抗氧化性能提高[4-5]。由于硼铁化合物很稳定,所以在800℃下仍可以保持比较高的硬度,红硬性非常好[6]。 钢含碳量对渗硼动力学的影响:http://www.lwfree.cn/cailiao/20170810/12078.html
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