稀土渗硼正交.doc

稀土对感应加热渗硼的影响及工艺 朱飞勇( 陈祝平 杨光 （集美大学机械工程学院，福建 厦门 3621021） [关键词] 感应加热；；；[中图分类号] TG156.8+7 A Effect of RE On Induction Heating Boronizing and The Process ZHU Fei-yong, CHEN Zhu-ping, Yang Guang (School of Mechanical Engineering, Jimei University, Xiamen 361021, China) Abstract: Add lanthanum chloride RE into the boronizing paste when induction heating boronizing, it can improved boron tissue on Q345 steel, and increased the thickness of the boron layer. The eutectic boron layer which obtained from boron-RE induction heating boronizing, the thickness would be thicker and it would emerge soft-hard matching tissue structure. By boron-RE orthogonal test, analysing both the thickness and the distribution of the hardness, the best process shown that the induction gap a=19.5mm, the effective induction heating time t=8min, the additive amount of lanthanum chloride RE was 3%, the power P=4140W。 Key words: induction heating; RE; eutectic Boron layer; accelerated boronizing 0 前言 渗硼一种表面硬化技术，是化学热处理的一种，可以提高工件的硬度。渗硼的方法可分为液体、固体、气体、等离子法[]。其中电化学渗硼的温度范围一般在850℃-1000℃，可使低碳钢的硬度由200±20HV提高到1700±200HV左右[]。渗硼层厚度随着时间呈现抛物线方式增长[,,]。金属的渗硼层具有硬度高、耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化性和红硬性等特性[,]。渗硼层一般从表面到内部可分为FeB、Fe2B、过渡区和基体组织四个区域[,]。通过单一渗硼得到的渗硼层存在组织不致密、脆性大以及渗层较薄的问题[,,]。因此通过在渗硼时添加稀土，可以实现催渗效果，降低渗硼温度，改善渗硼层质量，降低渗硼层脆性。在渗硼层中添加稀土，可以能较好的实现低温渗硼[]。伍玉娇[]等指出多元渗硼层形态质量及抗蚀性都优于单元渗硼层。因此在渗硼剂中添加少量稀土是解决这个问题的有效途径。通过稀土物质的作用，促使活性硼原子更多的渗入工件表层，从而改变渗层的性能。本文首先通过控制感应加热中的感应加热间隙、感应加热功率和有效感应加热时间来得到合适合理的稀土加入量，再通过正交试验得到最佳感应加热硼稀土共渗的工艺。 1 试验 1.1 试验材料 1.15% Mn，0.41%Si，0.016% P，0.0096% S。试验尺寸为(14mm×25mm。，其他工艺条件：感应加热间隙a=23.5mm，感应加热功率P=3900W，有效加热时间（不包含预热时间）t=8min。从1.2.1试验结果来看，渗硼随着稀土的增加而增加。因此需要扩大稀土加入量稀土加入量之间的间隔。为了整体分析各因素对感应加热硼稀土共渗的影响，试验采用四因素三水平的正交试验。各因素分别为感应加热间隙a(mm)，感应加热功率P（W），有效感应加热时间t(min)和氯化镧的添加量c(%)，各因素的水平值见表1。 Tab.1 induction heating boronizing factor level table 因素 感应间隙（mm） 加热时间(min) 稀土添加量（%） 功率（W） 水 平 1 23.5 7 3 3380 2 21.5 8 5 3900 3 19.5 9 7 4140 2 试验结果与分析 2.1 稀土加入量的确定及机理分析 2.1.1 渗硼层显微组织分析 按照金相试样制作的方法把渗硼后的试样制作成金相试样[]。制成金相试样后，把试样放于DZ4型连续变焦显微镜观察，观