40Cr 238 [7]

AISI 5140 (40Cr) 223 [9]

AISI 4340 (40CrNiMoA) 234 [9]

综上可见，国内外对中碳结构钢的渗硼动力学已经做了一些的研究，取得了一些研究成果，发现不同钢种渗硼的扩散激活能可能与含碳量和合金元素的成分有关。但是可以发现仍有很多钢种的渗硼动力学有待研究。通过比较不同含碳量的钢的渗硼动力学，得出硼原子的生长速率常数和扩散激活能，更能进一步了解碳对硼原子扩散的影响。

1.4 研究内容

    本课题主要对40Cr、40CrNi和45Cr这三种不同含碳量和合金成分的钢进行渗硼处理，研究含碳量和合金元素Ni对渗硼层组织、深度和显微硬度的影响；通过测得的渗层厚度用Origin软件分析，拟合得到这三种不同钢种的生长速率常数和扩散激活能的大小，并研究其与含碳量大小和合金元素Ni间的关系。最后使用Sigma Plot 10.0软件画出三种钢的渗硼层等厚度曲线图，为实际的工业生产提供了一定的参考作用。文献综述

2 实验方法

2.1 实验材料与设备

2.1.1渗硼试样

    渗硼材料为40Cr、40CrNi和45Cr钢，试样尺寸均为Φ15mm×10mm，每种钢有十六个工艺参数，每种工艺参数有两个试样，共计48个试样。

2.1.2 渗硼剂组成

本实验中使用的渗硼剂成分组成如表2.1所示。

表2.1 渗硼剂组成

供硼剂 活化剂 填充剂 还原剂

硼砂 氟铝酸钠

（Na3AlF6） 碳化硅

（SiC） 活性炭

（C）

2.2 实验过程与实验方案

2.2.1 不同碳含量钢的渗硼

    渗硼处理总体可分为4个阶段：

   （1）配制渗硼剂：先将配制渗剂所需硼砂、氟铝酸钠、碳化硅和活性炭在一定温度（150℃左右）下，干燥0.5h后冷却。再将它们均匀混合，造粒成形后得到实验中需要使用的渗剂。

   （2）试样预处理：将经过线切割的试样在水磨机上打磨至没有线切割的痕迹，再用吹风机烘干，根据实验所需，在试样的表面上打上不同编号以区分不同试样。

   （3）试样封装：首先根据试样的表面积计算出对其渗硼所需的渗剂的质量，然后选择合适大小的坩埚。试样装罐时，应先在罐底铺一定厚度的渗硼剂（一般为15mm-20mm），然后将试样竖直放入渗剂的中央，再用渗硼剂将渗硼的坩埚加满，并在罐口轻轻拍几下，以防止坩埚中有空洞。最后将坩埚盖盖好，用水玻璃加耐火泥密封。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

   （4）试样渗硼：通过电炉将装好后密封好的坩埚分别在850℃，880℃，910℃和940℃下保温3、5、7、9h进行渗硼。保温时间从炉内温度达到相应渗硼温度时开始计算。

2.2.2 试样渗硼后的处理

   （1）从坩埚中取出渗后的试样，用砂纸打磨掉残留在式样表面的渗剂。对试样在其半径1-2mm附近处进行线切割。

   （2）对线切割后的试样进行预磨处理，去除掉切面上的线切割痕迹后进行烘干并镶嵌。