機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯@外文翻譯--半連不銹鋼AISI 304的等離子膏劑滲硼處理
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of 04 in of to of 2], n is of 300of to to in as as as of a as a of to be in be is as a is In a by is In as of a to in of in of is a of a of of he 5 .5 # 1200), of in 2 of is to be r: 2:1) of of do 023,1073,1123,1173 223 K at up to 0 kV a 0.1 kg of of of in 6] of he of of of of in 123 K .5 0% 0% of to a 00% of to of is be to of in as to of of of of 0%, of of is of of 0 in +1. B +1, of 0% 0% of of be to of in in of 0 5% of of as . a of in be 7,8]. of a in on of 7,8]. It to in of on to of is of 0% 0% of of on of of 2. on on to as be by of on of of of be in in 3. 04 173 K. 023,1073,1123 K, to be is 173 223K in 0 0 of 223K in on of 5 800 000 of 4. of 023 ~ 1223K 3,5,7 of of of of by of in in in On as , 173K of of of a of of as as of wt i. to to in In in 8 of to of in a of of of a of In in of to on of is so a of to of To in in of is of to to 1) of of 0% of 0% of (2) of in a (3) in of of on by in r to of (4) a of 23 kJ is to of 半連不銹鋼 04 的等離子膏劑滲硼處理 1、概述 金近年來, 對表面處理工藝的發(fā)展已在廣泛的研究,以改善不銹鋼在高溫高壓應(yīng)用下的磨損和抗氧 化性能。不銹鋼可用的表面處理方法包括氮化,滲碳,等離子涂層,滲硼。特別是,滲硼是通過滲透和擴(kuò)散硼到表面形成硼化物層(硬度( 1300 至 2100 之間)的表面處理方法。硼化物層也有出色的耐熱性和抗腐蝕性,并且滲硼已應(yīng)用于改善閥門,燃燒器,噴嘴等的表面性能,當(dāng)它們在高溫高壓下暴露在水和油中時。 然而,最近經(jīng)過改良的滲硼工藝如等離子滲過程已經(jīng)廣泛的研究,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的滲硼工藝,如正式鹽浴滲硼和氣體滲硼會出現(xiàn)如環(huán)境污染,毒性,爆炸性性質(zhì)等問題。 等離子滲硼擁有許多優(yōu)勢比傳統(tǒng)的滲硼工藝。例如,一個高能源效率期望作為一 種等離子高能量的來源被利用在等離子滲硼過程中,而且變形可以被盡量減少,因?yàn)榧庸囟认鄬Φ陀趥鹘y(tǒng)工藝。然而,等離子滲硼進(jìn)程也有其自身的局限。 體被用來作為硼源氣體,但這些氣體相對昂貴,而且有毒,有爆炸性。在真空室中通過硼氯腐蝕是另一個嚴(yán)重的問題對等離子滲硼來說。 在這項(xiàng)研究中,作為發(fā)展一種解決上述提到問題的滲硼工藝的多中嘗試中的一種,涉及到用無定形硼和硼砂( 劑的一種簡單處理的等離子膏劑滲硼法已經(jīng)被設(shè)計,最佳的等離子膏劑滲硼工藝條件已經(jīng)進(jìn)行了調(diào)查,由此法形成的硼化物層已有一定特點(diǎn)。 2、實(shí)驗(yàn)方法 本實(shí) 銹鋼標(biāo)本(直徑 15 毫米,厚度, 米)被用于此次試驗(yàn)。砂紙(# 1200 級)拋光標(biāo)本試樣表面后,干凈脫污后的標(biāo)本被帶入實(shí)驗(yàn)室,在 圍中對標(biāo)本進(jìn)行濺射清洗是首先要進(jìn)行的。在 2: 1)的氣體環(huán)境中,用不同配比的硼和硼砂的混合物做滲硼劑的等離子滲硼處理開始了,要在 1023, 1073, 1123, 1173和 1223 K 幾個不同溫度下加熱長達(dá) 7 個小時。用顯微掃描電鏡(日立 5究它的微觀結(jié)構(gòu),在 20 千伏加速電壓下做了電子探針分析。維氏硬度測定使用了 斤力負(fù)荷,采用 7 個讀數(shù)的平均值。 線衍射儀被用于 X 射線衍射分析。等離子膏劑滲硼用的器具和其他試驗(yàn)的細(xì)節(jié)在參考文獻(xiàn)中用描述 。 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論 劑混合物的比例對硼化物層形成的影響 he of of of 圖 1. 不同配比的無定形硼和硼砂的混合物對硼化物層厚度的影響 圖 示了用不同比例的膏劑滲硼在 1123 K 溫度下保溫 時后硼化物層的厚度。觀察了用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20%和 70%的硼砂形成的厚硼化物層。而用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 100%的無定形硼形成的任何可測量厚度的硼化物層沒有被觀察到,這可能歸因于在等離子滲硼期間由于無定形硼的高熔點(diǎn)造成的用于表面擴(kuò)散的活性硼的缺少。 當(dāng)硼砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到 20%時,活躍形成的滲硼層被觀察。在滲硼期間,硼原子,通過膏劑中的硼的氫化物( 分解產(chǎn)生的,而且這個硼原子 成熔融的硼砂或輝光放電里活躍的硼原子 B+1。最后,這個硼原子, B+1,擴(kuò)散,和鐵反應(yīng),然后形成 硼化物 層 。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30%的硼和 70%的硼砂的膏劑形成的硼化物層也被觀察,這可能歸因于有效的液態(tài)電解機(jī)制,當(dāng)隨著膏劑中硼砂數(shù)量的增加,熔融硼砂的流動性增加的時候。 此外,用質(zhì)量分?jǐn)?shù) 40 和 55%的膏劑,滲硼時比較慢速率被觀察,正如圖 1 所示。據(jù)推測,對包括氣體,電解,液體非電解等在內(nèi)各種滲硼機(jī)制來說,活躍在這個成分范圍內(nèi)將是困難的,由于一些原因,因此需要進(jìn)一步調(diào)查研究。 圖 1 中不銹鋼硼化物層的厚度低于溫和的碳素鋼,這證實(shí)了以前報告過的結(jié)果 [7,8]。這不僅是因?yàn)樵诓讳P鋼的表面有一個防護(hù)層,而且在鉻,鎳等硼化物的表面 也有防護(hù)層,它們形成與晶界,從而阻止了硼的擴(kuò)散 [7,8]。也有人指出,由于硼的數(shù)量的增加,膏劑變得過量,粘著在標(biāo)本的表面當(dāng)?shù)入x子膏劑滲硼開始后,導(dǎo)致這膏劑的回收率非常低??紤]到硼元素的高成本,因此推斷出等離子膏劑滲硼用的最佳膏劑成分是質(zhì)量分?jǐn)?shù) 30%的無定形硼和 70%的硼砂。 度和時間對滲硼層形成率的影響 2. on of 圖 2 滲硼溫度和時間之間的關(guān)系對硼化物層深度的影響 圖 2 顯示了滲硼溫度和時間對硼化物層深度的影響。根據(jù)拋物線原理,隨著滲硼時間和溫度的增加,硼化物層的深度也跟著增加。這表明硼化物層的形成率變的緩慢了隨著滲硼時間的增加。這可以用這樣一個事實(shí)解釋:形成于表面的硼化物層的下面的富鎳層和富鉻層扮演了擴(kuò)散屏障的角色,抑制活性硼擴(kuò)散。進(jìn)一步的解釋將在文章后面給出。 面硬度分布的變化 3. 04 173 K. 圖 3. 銹鋼在 1173K 下硼化時,不同時間的硬度曲線 等離子滲硼標(biāo)本在 1023, 1073, 1123K,保溫 7 個小時得到的硼化物層厚度不能被測量,它們的硬度測量也是不可能的。在 1173 和 1223K 溫度下等離子滲硼,無論如何,形成了 30~ 40 微米厚的硼化物層;對等離子滲硼標(biāo)本在 1223K 保持 7 小時后的截面硬度測量結(jié)果總結(jié)在圖 3 上。在等離子滲硼 7 小時后的標(biāo)本上發(fā)現(xiàn)了最大深度為 45 微米的滲層,和最高硬度為 1800~ 2000 的滲層。 面硼化物層的微觀結(jié)構(gòu) 和成分分析 4. of 圖 對 銹鋼在 1023~ 1223K 處理 3, 5, 7 個小時的滲硼層的截面微觀結(jié)構(gòu)檢查研究后,發(fā)現(xiàn)隨著滲硼溫度和時間的增長, 硼化物層 厚度也跟著增長。在滲硼碳鋼中能正常觀察到的齒狀結(jié)構(gòu)在滲硼不銹鋼中觀察不到。相反,如圖 4 所示,在 1173K 滲硼3 小時后的不銹鋼硼化物層中出現(xiàn)了扁平結(jié)構(gòu)。 等離子滲硼標(biāo)本的截面微結(jié)構(gòu)顯示了一層硼化物層,富鎳層,富鉻層,還有基體,和其他研究者觀察的結(jié)果 一致。用電子探針對圖 4 的每個區(qū)域進(jìn)行成分分析。結(jié)果顯示硼化物層含大約質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4 的鎳,基體還有大約 鎳。這解釋了在硼化物層下的富鎳層的形成。在等離子滲硼期間,當(dāng)硼化物層中過量的鎳需要擴(kuò)散到基體時,富鎳層在硼化物層和基體之間形成。另外,觀察圖 4 中在富鎳層下的富鉻層(大約質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%的鉻)。根據(jù)目前用電子探針對硼的線性分析,在等離子滲硼期間,觀察到硼化物層有高度的硼集中現(xiàn)象,富鉻區(qū)硼的高度集中也被探測到,這表明在這個區(qū)域有大量的鉻硼化物形成。 此外, 察了硼化物層中的小氣孔和用氯化硼, 氫氣對純鐵滲硼形成的硼化物層中相似的氣孔。由于這些氣孔對滲層的機(jī)械性能是不利的,所以大量的判斷這些氣孔形成機(jī)制的研究已經(jīng)進(jìn)行。迄今為止,硼在硼化物層中的異構(gòu)分布被普遍認(rèn)為是硼化物層中氣孔形成的主要原因。據(jù)報道,擴(kuò)散退火處理時有效去除滲層氣孔的方法。 . 4、結(jié)論 ( 1)對 銹鋼的等離子膏劑滲硼來說,形成硼化物層的最有效、最經(jīng)濟(jì)的膏劑配比是質(zhì)量分?jǐn)?shù) 30%的無定形硼和 70%的硼砂。 ( 2)用等離子膏劑滲硼法,可以比傳統(tǒng)的熱擴(kuò)散滲硼法在一個較短時間和較低溫度下,得到扁平結(jié)構(gòu)的厚硼化物層。 ( 3)用等 離子膏劑滲硼的 銹鋼的微觀結(jié)構(gòu)由遠(yuǎn)及近分別是硼化物層,富鎳層,富鉻層,基體等。在滲硼過程中,含低溶解度鎳的硼化物層形成在表面,過量的鎳通過擴(kuò)散在硼化物層下面形成富鎳層。 素中的一些進(jìn)入硼化物層,另一些擴(kuò)散到基體,從而在富鎳層和基體之間形成富鉻層。 ( 4) 銹鋼形成硼化物層的活化能是 123 千焦每摩爾,這是明顯低于傳統(tǒng)熱擴(kuò)散滲硼法測到的數(shù)據(jù)的。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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