4.1硼砂碳化物覆层法原理
在硼砂浴中加人待渗金属(Y, Nb, Ti等)或其铁合金,在高温下,这些金属在硼砂浴中高度弥散并随盐浴不断对流与工件表面接触,活性原子渗人到工件表面;同时,钢基体中的碳向表面扩散汗移,从而在表面经化学反应形成碳化物覆层。如果在硼砂浴中加人待渗金属的氧化物,则需同时加人适量的铝为还原剂,也可获得金属碳化物覆盖层:
研究结果表明,选用金属粉末作渗剂时所获得的表面粗糙度没有用相应金属氧化物或铁合金粉末处理的低。其可能原因是金属在盐浴中不易完全熔解,由于比重关系沉积于柑涡底部或试样表面。
当熔盐中碳化物形成元素的活度足够高时,碳化物层厚度增加的速度主要取决于钢中碳向表面扩散迁移的难易程度,因此是一个扩散控制的过程。碳化物厚度随温度的提高而快速增加;碳化物覆层的厚度与处理时间成抛物线关系。同时,碳化物层的厚度与钢中碳质量分数有关。钢的碳质量分数(确切地说是奥氏体的碳质量分数)越高,则形成表面碳化物覆层越容易。在相同处理条件下,所形成的碳化物覆层的厚度与钢基体的碳质量分数成线性关系(图9.8-8).
大多数含一定碳质量分数(≥0.3%)的金属材料(如钢、铸铁、钻合金或wc硬质合金)都可以进行碳化物覆层处理。
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