影响化学热处理中原子扩散的因素-化学因素（111）（续）.docxVIP

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影响化学热处理中原子扩散的因素—化学因素(Ⅲ)(续)

黄建洪

(内蒙古农机研究所，内蒙古呼和浩特010020)

FactorsInfluencingDiffusionofAtomduringThermochemicalTreatment

—ChemicalFactor(Ⅲ)(continued)

HUANGJian-hong

(InnerMongoliaResearchInstituteofAgricultrualMachinery,Hohhot010020,InnerMengoliaChina)

中图分类号：TG151

3影响原子扩散的化学因素

3.1钢的含碳量

文献标识码：E文章编号：1008-1690(2013)01-0078-05

强度9]。这是一个化害为利的范例。人们无法改变自然规律，但可以利用自然规律为人类服务。

N能提高C在γ-Fe中的扩散系数。这也是

当含C量≤0.4%(质量分数，下同)时，C在钢中的扩散系数几乎不变；超过0.7%～0.8%之后，碳的扩散系数明显提高1。但为了保持心部的韧性，一般渗碳钢的含碳量均0.4%。近年来为提高表面耐磨性，对轴承钢、高速钢模具渗C也不乏成功的例子。

渗硼则相反，钢中C含量越高，B的扩散速度越低，渗B层越薄，铁硼化合物锯齿形越平坦，渗B层与基体结合越差。

3.2钢中合金元素

一般说，碳化物(K)形成元素都降低C在钢中的扩散系数。因为C渗入钢中后首先与合金元素结合生成碳化物“屏障”。其中钨的作用比钼强2倍。例如，含3%Mo或1%W,将使C在γ-Fe中的扩散系数降低一半1]。锰在1100℃以上反而提高C的扩散系数1]。可惜不可能在这么高的温度渗

C。非K形成元素Ni和Co则提高C在γ-Fe中的扩散系数1]。Si是个例外，会明显降低C在γ-Fe中的扩散系数。因为Si是扩大α区而缩小γ区的元素，所以渗C钢都降低Si含量。但前苏联开发了一种含Si的渗碳钢12XH?C(12CrNi2Si),为的是降低渗C层过共析区厚度，以提高渗C层抗冲击疲劳

C-N共渗速度较快的原因之一。

3.3预渗和引领元素

3.3.1预渗C或N-C共渗

虽然含C量愈高的钢渗硼速度愈慢已为大量试验所证实，但先渗C再渗B可加速渗B也已被证明确凿无疑。同样，先低温N-C共渗(软N化)再渗B,也能加速渗B过程，甚至N-C共渗后还能提高渗Cr和渗V速度。分别见表3～表6[25-27]。

表3预处理工艺对20CrMnTi钢不同温度渗硼速度的影响

Table3Effectofpretreatingprocessesonrateofboronizingatdifferenttemperaturesfor20CrMnTisteel

序号

预处理

渗硼温度/℃渗层深度/μm

1-1

未预处理

33.6

1-2

渗碳

80034.1

1-3

氮-碳共渗

41.6

2-1

未预处理

49.6

2-2

渗碳

85056.1

2-3

氮-碳共渗

66.0

3-1

未预处理

66.2

3-2

渗碳

90075.9

3-3

氮-碳共渗

92.4

4-1

未预处理

119.8

4-2

渗碳

950132.2

4-3

氮-碳共渗

153.1

注：渗硼时间为4.5h;预渗C工艺：930℃×3h;预先N-C共

渗：570℃×1h

收稿日期：2011-12-09

作者简介：黄建洪(1935-),男，广东梅县人，高级工程师，中国机械工程学会高级会员，长期从事材料热处理和摩擦磨损方面科研、生产、教学工作，曾获全国科学会奖、内蒙科学大会奖(2项)、内蒙科技成果二等奖、全军科学进步三等奖；所主持完成的国家自然科学基目被评为国家基金委1989～1999优秀成果；发表论文90余篇，多篇被Ei、CA、MA和俄PK(AJ)、日科技文献速报以及美国CD-ROM数据库收录。联系电话：0471-6295007。

·78·《热处理》2013年第28卷第1期

表4预处理工艺对20Cr钢930℃渗硼速度的影响

Table4Effectofpretreatingprocessesonrate

ofboronizingat930℃for20Crsteel

序号

预处理

渗