滲硼是一種材料表面強(qiáng)化的化學(xué)熱處理技術(shù)，通過擴(kuò)散的硼和基體材料在相應(yīng)溫度下可形成由一個(gè)或多個(gè)金屬間化合物相組成的硼化物層，顯著地提高基體的表面硬度和耐磨性，從而極大地延長其使用壽命。滲硼一般應(yīng)用于各種耐磨、耐蝕件的表面處理，不僅適合于鋼鐵材料，例如，碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、耐磨板等，也適合于鋁合金，甚至鈦合金。作為改善材料耐磨性的一種非常有效手段，滲硼技術(shù)研究與應(yīng)用獲得了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。到目前為止，已經(jīng)出現(xiàn)了固體法、熔鹽浸漬法、膏劑法、熔鹽電解法。其中，目前固體滲硼獲得國內(nèi)外普遍認(rèn)可。這是因?yàn)楣腆w滲硼與其他滲硼工藝相比具有許多優(yōu)點(diǎn)。特別是粉末滲硼工藝的操作簡單，具有不需要特殊設(shè)備，采用普通電、氣、煤加熱爐均可，滲后工件不需清洗、滲劑重復(fù)使用性好、成本較低和滲層厚度與組織易控制等優(yōu)點(diǎn)。基于此，本文以45#鋼為基材，對其表面進(jìn)行固體粉末滲硼，探討滲層生長行為及滲硼時(shí)間與滲層組織及性能的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)材料采用45#鋼，預(yù)先對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，去除氧化皮，制成10mm×10mm×10mm的試樣。固體顆粒滲硼劑分別選取碳化硼、氟硼酸鉀，其中硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為5%。將表面磨光的試樣與滲硼劑置于不銹鋼圓罐，再將滲罐放入中溫箱式電阻爐內(nèi)加熱，滲硼工藝為加熱到850℃分別保溫2、4、5和6h后淬火并及時(shí)低溫回火。
45#鋼經(jīng)固體粉末滲硼可得到一定厚度、組織致密的滲硼層，滲硼層由硼化物Fe2B構(gòu)成，硼化物以長短不齊的方式垂直楔入基體形成連續(xù)針齒狀層，與基體牢固結(jié)合。隨滲硼時(shí)間延長，滲層厚度先快速增大后緩慢增加。在滲硼初期，滲層的增幅較大，隨著時(shí)間的延長，增幅變得緩和。滲層生長動(dòng)力學(xué)符合拋物線規(guī)律。滲硼顯著提高了45#鋼表面硬度和耐磨性，且隨滲硼時(shí)間延長，顯微硬度和耐磨性也有所增加。滲硼層顯微硬度隨滲層深度增加，先開始有所增加后出現(xiàn)明顯降低，最后趨于平緩。