一种节能高效快速渗硼技术.pdf

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1、一种节能高效快速渗硼技术谢飞朱秋华卢晋君(江苏工业学院材料工程系金属材料教研室，江苏常州，213016)摘要：介绍了一种以直流电场加速固体粉末渗硼的技术及其效果。采取在固体粉末渗剂中相对零件欲渗硼面放置板状电极作为电场正极，以需渗硼金属件作为负极。正负电极与渗硼剂装入渗箱中密封，置于箱式炉中加热，同时在需渗硼金属件与正极间施加一定的直流电场，即可实现快速渗硼。该法与现行固体渗硼相比，在700℃"900"C范围的不同温度，渗速至少可提高0．5～1倍。该技术提高固体粉末渗硼剂的利用率、减少处理能耗，还可降低渗硼温度。关键词：渗硼；节能：直流电场中图分类号：TGl56．8+7ANewTechno

2、logyforBoridingwithEnergy—savingandHighEfficiencyXIEFeiZHUQiuhuaLUJinjun(MaterialsEngineeringDepartment，JiangsuPolytechnicUniversity,Changzhou，213016，JiangsuProvince)Abstract：Anewtechnologybasedondirectcurrentfield(DCF)anditseffectsonenhancingpowder-packbofidingareintroduced．Aplate-shapeanodeispos

3、itionedintheboridingagentparallelingalcertaindistancetothespecimenbeingborided，whichistakenascathode．Anode，cathodeandboridingagentaleallsealedinametalliccontainer，andtheyareheatedinaelectrically-heatedfurnace．DCFisappliedduringthesoaking．Comparedwiththeconventionalboriding，thenewtechnologycanincre

4、aseboridingspeedatleastby0．5-1timesatthetemperaturerangeof700℃—900℃．Theutilizationratiooftheboronizingagentisincreasedandenergyconsumptionfortheboronizingisdecreasedwiththenewtechnology．Powder-packboridingtemperatureCallalsobelowered．Keywords：boriding；energysaving；DCfield将硼元素渗入工件表层的化学热处理工艺称为渗硼。渗硼层

5、具有很高的硬度、高耐磨性及一定的抗高温氧化能力和抗蚀能力，所以渗硼可应用于多种冷作、热作模具、塑料模具和许多其它对耐磨性有很高要求的零部件[i-．4】。渗硼可分为固体、盐浴、电解和气相渗硼等方法。常用的是固体粉末渗硼、硼砂融盐渗硼。常规的固体粉末渗硼根据零件性能要求及零件材质的不同，一般是在850-～950℃之间进行的高温渗硼，常用保温时间3～8小时不等，获得30～200I．tm不等厚度的渗硼层。这种工艺存在处理温度较高、处理时间较长、渗剂利用率不太高、成本较高、渗硼后工件变形较大等不足之处。为了解决渗硼温度高、渗后工件变形大等问题，低温渗硼为人们所关注。低温渗硼是指在钢临界点(A1)以下

6、作者信息：谢飞，博士，副教授，1964年12月出生，籍贯上海，毕业于西安交通大学材料学院。2002年一2003年在美国康涅狄格州立大学冶金与材料工程系做访问学者。现主要从事新材料与材料表面工程研究，已发表学术论文40余篇硼剂、活化剂含量非常高，硼铁含量为20---65％，碳化硼含量高达40％、氟硼酸钾高达20％，所以处理成本很蒯6’¨。这是因为在较低温度时，渗剂依靠热分解产生活性硼原子的效率较低，只有靠增加供硼剂、活化剂的含量来产生足够的活性硼原子。为提高渗剂中价格较高的硼铁、碳化硼等的利用率，则通过重复使用旧渗剂来进行，但由于氟硼酸钾分解后的一些产物增加渗剂的板结，随着使用次数的增加，渗

7、剂板结加剧，易粘于工件表面，一定程度影响零件处理后的表面质量。1研究思路目前的固体粉末渗硼中活性硼原子的产生是由高温作用下渗剂发生热分解及渗剂相互间发生化学反应而来，活性硼原子的浓度与渗硼温度、渗剂中供硼剂和活化剂含量等有着直接关系。硼向零件表面的扩散也主要依赖于温度的热作用，在渗剂介质中的扩散速度较慢，并且向各处扩散运动的几率是一样的，有相当多活性硼原子扩散渗入渗箱内壁和零件的非工作面，造成很大浪费，从而存在处《金属热