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45钢耕作部件表面渗硼处理及耐磨性剖析
第 37 卷 第 9 期 Vol. 37 No. 9 2012 年 9 月 HEAT TREATMENT OF METALS September 2012
45 钢耕作部件表面渗硼处理及耐磨性
邢泽炳,翟鹏飞,张晓刚
( 山西农业大学 工学院,山西 太谷 030801)
摘要: 对 45 钢耕作部件表面渗硼,并淬火和高温回火处理,分析其耐磨性。结果表明,45 钢渗硼后得到约 50 μm 厚的由 Fe2 B 和 FeB 组成的渗硼层,渗硼层与基体呈冶金结合,组织致密,耐磨性得到提高。经淬火处理,表面硬度达 1400 HV0. 2,耐磨性最好。
关键词: 45 钢; 耕作部件; 渗硼; 耐磨性
中图分类号: TG174. 44 文献标志码: A 文章编号: 0254-6051( 2012) 09-0113-04
Surface boronizing and wear resistance of 45 steel tillage parts
XING Zebing,ZHAI Pengfei,ZHANG Xiaogang
( School of Engineer,Shanxi Agriculture University,Taigu Shanxi 030801,China)
Abstract: Wear resistance of 45 steel tillage parts after boronizing,quenching and high temperature tempering was tested. The results show that after boronizing,the 50 μm thick boronized layer could be obtained and it is composed of FeB and Fe2 B phase. The layer is metallurgical bonding with matrix,and the wear resistance is improved. The surface microhardness of the layer treated by quenching could be reached 1400 HV0. 2,and the wear resistance is the best.
Key words: 45 steel; tillage parts; boriding; wear resistance
耕作部件工作时与泥土、砂石、树根以及杂草等接触,主要的失效形式为断裂和磨损,其中尤以磨损为
[1] [2] ,一般情况下,普通犁铧在粘性土壤 主 。据统计 中作业寿命为 20 ~ 35 hm2 / 片,而在沙土中作业寿命仅为 3. 3 ~ 5. 5 hm2 / 片。磨损以后的耕作部件牵引阻
力增大、油耗增加、工作效率降低,作业质量下降,成本提高。因此,耕作部件在选材的时候,除了满足材料具有一定的韧性,以免发生断裂以外,更应提高材料的耐磨性。
表面化学热处理是提高材料表面性能的重要手
[3] 。渗硼主要 段,广泛应用于要求耐磨、耐蚀等场合 是通过含硼原子的活性剂,加热以后分解出活性硼原子,利用浓度梯度使硼原子从工件表面向里扩散,在工件表层一定范围内形成渗硼层,提高工件表层的硬度、
[3-4] 。由于渗硼工艺简单,成本较低,已 耐磨和耐蚀性 应用于齿轮、轴类零件等要求耐磨的零件中。但在耕作部件土壤条件下,零部件的使用还未见相关报道。本文选择 45 钢渗硼,并进行炉冷、淬火和高温回火热处理,分析试样组织和耐磨性,研究渗硼处理作为入土耕作部件材料应用的可能性。
试验材料及方法
钢均选用热轧退火态棒材,截取并铣成 10 mm
10 mm × 20 mm 的块体材料,表面经 800 号砂纸打磨并抛光后,用汽油清洗表面油污,放入渗硼箱中进行
处理。渗硼剂采用洛阳龙门渗剂厂生产的 LSB-1 型固体渗硼剂,粒度为 0. 5 ~ 2 mm。处理时先在渗硼箱底部铺 15 mm 厚的渗硼剂,再等间距摆放试样,试样间保持 20 mm 以上的距离。渗硼工艺采用 900 ℃ 保温
5 h,然后对渗硼层进行热处理,具体工艺为: 渗硼后炉冷至 850 ℃ 保温 20 min 直接淬火,在 600 ℃ 保温 2 h
高温回火,每一阶段均保留一组试样,供组织和性能
分析。
采用 QUANTA200 型扫描电镜进行磨损表面和组织的微观分析。使用 D8 常规 X-ray 衍射仪进行渗层的物相分析。使用 CMM-15E 光学显微镜观察试样的显微组织,用 HV-1000 型显微硬度计测量试样的表面硬度,载荷砝码 200 g,取
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