機械專業(yè)外文文獻翻譯@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，因為傳統(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，因為加工溫度相對低于傳統(tǒng)工藝。然而，等離子滲硼進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重的問題對等離子滲硼來說。 在這項研究中，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)進行了調(diào)查，由此法形成的硼化物層已有一定特點。 2、實驗方法 本實 銹鋼標本（直徑 15 毫米，厚度， 米）被用于此次試驗。砂紙（＃ 1200 級）拋光標本試樣表面后，干凈脫污后的標本被帶入實驗室，在 圍中對標本進行濺射清洗是首先要進行的。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 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的細節(jié)在參考文獻中用描述 。 3、實驗結(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)量分數(shù)為 20%和 70%的硼砂形成的厚硼化物層。而用質(zhì)量分數(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造成的用于表面擴散的活性硼的缺少。 當硼砂的質(zhì)量分數(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，擴散，和鐵反應(yīng)，然后形成 硼化物 層 。用質(zhì)量分數(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)電解機制，當隨著膏劑中硼砂數(shù)量的增加，熔融硼砂的流動性增加的時候。 此外，用質(zhì)量分數(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，這證實了以前報告過的結(jié)果 [7,8]。這不僅是因為在不銹鋼的表面有一個防護層，而且在鉻，鎳等硼化物的表面 也有防護層，它們形成與晶界，從而阻止了硼的擴散 [7,8]。也有人指出，由于硼的數(shù)量的增加，膏劑變得過量，粘著在標本的表面當?shù)入x子膏劑滲硼開始后，導致這膏劑的回收率非常低。考慮到硼元素的高成本，因此推斷出等離子膏劑滲硼用的最佳膏劑成分是質(zhì)量分數(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散屏障的角色，抑制活性硼擴散。進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)域進行成分分析。結(jié)果顯示硼化物層含大約質(zhì)量分數(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，當硼化物層中過量的鎳需要擴散到基體時，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)量分數(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械性能是不利的，所以大量的判斷這些氣孔形成機制的研究已經(jīng)進行。迄今為止，硼在硼化物層中的異構(gòu)分布被普遍認為是硼化物層中氣孔形成的主要原因。據(jù)報道，擴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)濟的膏劑配比是質(zhì)量分數(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，過量的鎳通過擴散在硼化物層下面形成富鎳層。 素中的一些進入硼化物層，另一些擴散到基體，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)熱擴散滲硼法測到的數(shù)據(jù)的。