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金属热处理实验报告

题目：固体渗碳、渗硼

学院：化学材料与工程

专业：

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

一、实验目的

1、了解渗碳、渗硼的原理；

2、掌握碳钢的固体渗碳、渗硼工艺；

3、熟悉硬度试验机的基本原理和操作方法。

二、实验原理

渗碳处理包含3个基本过程。

1、分解：渗碳介质的分解产生活性碳原子；

2、吸附：活性碳原子被表面吸收后即溶到表层奥氏体中，使其含碳量增加；

3、扩散：表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差，碳原子向内部扩散。

碳在钢中的扩散速度主要取决于温度，亦与被渗元素内外浓度差和钢中合金

元素含量有关。渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳淬

火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物，心部

组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织。一般渗碳层深度范围为

0.8～1.2毫米，深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63，心部

硬度为HRC30～42。渗碳淬火后，工件表面产生压应力，对提高工件的疲劳强度

有利，被广泛用以提高零件强度、冲击韧性和耐磨性，借以延长零件的使用寿命。

渗硼处理是指将含硼介质中的硼原子通过加热、保温等过程渗入钢铁等合金

件中的化学热处理工艺，工业上通常采用固体法和熔盐法。固体渗硼法采用粒状

和粉末状介质，局部渗硼亦可采用膏剂处理，适用于几何形状复杂，包括带有小

孔、螺纹和盲孔的零件，应用范围较广。含硼介质主要由供硼剂(BC、B-Fe、硼

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粉)、催渗剂(NHCl、NHF等)，以及调节活性、支承工件的填料(AlO3、SiC、SiO

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等)共同组成。渗硼处理可在650～1000℃进行，常用850～950℃；保温2～6h，

不同钢种可获得50～200um深的渗硼层。活性低的渗硼剂形成仅可获得Fe、B

单相层，而活性较高的渗硼剂可形成双相型(FeB+FeB)渗硼层；渗硼层硬度较高，

2

可达到1300～1800HV，耐磨性比渗碳、淬火层高3倍以上，并具有很好的红硬

性，在加热至700℃时仍能维持HV900以上的高硬度，渗硼层的耐蚀性与不锈钢

相近。渗硼已用于处理热作模具、石油钻机牙轮、泥浆泵缸套、排污阀等器件，

工程效果良好。

三、实验材料及设备

1.45钢试样若干，固体渗碳剂，固体渗硼剂，砂纸，粘土等

2.箱式电阻炉、洛氏硬度计、砂轮机和预磨机、渗硼箱等

四、实验操作过程

1、准备若干45钢试样，放入渗碳箱、渗硼箱中，水玻璃+粘土密封；

2、将渗碳箱放入电阻炉中，设置加热温度850~930℃，保温时间2h~4h；

3、加热完毕后，快速水淬，水温应在10～30℃之间；

4、淬火后的试样依次用砂轮机、预磨机磨去外层氧化皮，打磨光亮，；

5、测定试样的表面硬度值和不同深度位置的洛氏硬度，分析其变化规律。

五、实验内容及数据处理

1、渗碳实验数据

12345

距离表面12345

硬度HRC857.63810.53783.66710.34.690.56.

渗碳硬度折线图

1000

800

C

R600

H

度

硬400系列1

200

0