滲硼

滲硼

滲硼亦稱為 “硼化”。一種化學 熱處理工藝。將金屬工件放在一定溫度的含硼介質 (例如硼粉或硼鐵合金粉) 中加熱或電解 (用熔融 硼砂作為電解液) ,產生活性硼原子滲入工件表 面,以提高表面硬度和耐磨性,並改善耐熱性和耐 蝕性。滲層最表面是FeB層,硬而脆; 內層是硼化亞鐵,也很硬,但韌性較好。一般要求滲層厚度 在100μm以上,主要用於模具和閥件。滲硼方法有 固體滲硼、鹽浴滲硼和氣體滲硼之分,以前兩種方 法套用較多。

基本介紹

  • 中文名:滲硼
  • 外文名:Boriding
  • 性質滲鍍品種
  • 方法:固體粉末滲硼等
  • 學科:金屬塑性加工
  • 作用:提高表面硬度
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滲硼工藝

固體法和非電解型的熔鹽法滲硼工藝套用較廣。前者適用於幾何形狀複雜,包括帶有小孔、螺紋和盲孔的零件;後者處理幾何形狀簡單而滲硼後需作淬火以提高基體強度的零件。
(1)固體滲硼。中、小零件整體滲硼採用粒狀和粉末狀介質,大件及局部滲硼採用膏劑。這些介質均由供硼劑(可分別用B4C、B-Fe、非晶態硼粉)、催滲劑(KBF4、NH4Cl、NH4F等)以及調節活性、支承工件的填料(Al2O3、SiC、SiO2等)組成。滲硼可在650~1000℃進行,常用850~950℃;保溫2~6h,不同鋼種可獲得50~200μm深的滲硼層。
(2)鹽浴滲硼。所用鹽浴有:以硼砂為基,添加5%~15%氯化鹽的鹽浴;以氯化鹽為基添加B4C或再加SiC的鹽浴。粘附於工件上的鹽垢在處理後,甚至直到淬火後仍可局部殘存,應仔細清洗乾淨。

滲硼作用

滲硼件的表面硬度很高,Fe2B可超過HV1200,鉭、 鈮、鎢、鉬的硼化物硬度可達到 HV2000以上,且具有高的紅硬性,保 持溫度接近800℃,顯著提高耐磨性 和抗高溫氧化性能。滲硼件具有耐硫 酸、鹽酸、磷酸和鹼等水溶液的腐蝕性 能,不耐硝酸、海水腐蝕。可進行硼鋁、 硼矽、硼鋯共滲,硼氮複合滲等。普通 碳鋼和低合金鋼滲硼後,可代替高合 金鋼、不鏽鋼,節約合金元素,降低成 本。滲硼後需進行整體熱處理,冷速不 能太快,回火要即時。用於鋼製各類模 具、磨損件、精密配合件以及在中溫腐 蝕介質中工作的閥門等,可使使用壽 命大幅度提高。

滲硼的套用

近年來,在滲硼領域裡,人們在滲硼的基礎理論、工藝過程和工業套用等方面進行了大量的研究,取得了重要的進展,該工藝已逐漸成為廣泛套用的表面擴滲處理工藝。
目前,滲硼主要用於耐磨並且兼有一定的耐蝕性方面,如鑽井用的泥漿泵零件,滾壓模具、熱鍛模具及某些工夾具等。近年來,滲硼還逐漸擴大到硬質合金、有色金屬和難熔金屬,如難熔金屬的滲硼已經在宇航設備中獲得套用。此外,滲硼還可用於印刷機凸輪、止推板、各種活塞、離合器軸、壓鑄機料筒與噴嘴、軋鋼機導輥、油封滑動軸、塊規、閘閥和各種拔絲模等。
(1)在工模具上的套用
經表面滲碳強化製成的20號鋼模具壽命僅為5 600塊/副,而用45號鋼經1 000℃X 8 h滲硼,淬火、回火製成的模具壽命均穩定在17 000塊以上,最高壽命達到19 000塊,壽命提高2~3倍;衝壓電機轉子矽鋼片的凸模,若用T10A鋼淬火加回火,壽命只有(1~2)萬件,而Cr12MoV鋼淬火加回火壽命為(1~5)萬件,T8A鋼模具經滲硼後淬火加回火壽命為(10~12)萬件,壽命顯著提高。
(2)在易磨損件上的套用
45號鋼經1 000℃保溫8 h粉末滲硼處理製成鑽套,其耐磨性是硬度為56~60 HRC的T9鋼鑽套的5.37倍;45號鋼滲硼塔輪的耐磨性是冷硬鑄鐵塔輪的8.6倍,是噴塗合金塔輪的6.2倍,是20Cr鋼滲碳淬火塔輪的4.9倍。現場使用情況為:45號鋼滲硼塔輪使用了18個月後仍能用,而冷硬鑄鐵塔輪僅能用1.5~2個月,噴塗合金塔輪可用2.5~3個月,20Cr鋼滲碳淬火塔輪能用3~3.5個月。

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