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模具钢材渗硼后可否进行淬火处理?

2016-06-03

 

渗硼,是渗镀品种之一,欲渗入的元素为硼。

渗硼方法有固体粉末渗硼、气体渗硼、电解盐浴和盐浴的液体渗硼。渗硼层有优异的耐磨性、较好的耐蚀性和抗高温氧化性,例如,钻井设备的泥浆泵零件,冲压、拉丝等模具经渗硼后可提高使用寿命。

固体法和非电解型的熔盐法渗硼工艺应用较广。前者适用于几何形状复杂,包括带有小孔、螺纹和盲孔的零件;后者处理几何形状简单而渗硼后需作淬火以提高基体强度的零件。

1.固体渗硼

中、小零件整体渗硼采用粒状和粉末状介质,大件及局部渗硼采用膏剂。这些介质均由供硼剂(可分别用B4C、B-Fe、非晶态硼粉)、催渗剂(KBF4、NH4Cl、NH4F等)以及调节活性、支承工件的填料(Al2O3、SiC、SiO2等)组成。渗硼可在650-1000℃进行,常用850-950℃,保温2-6h,不同钢种可获得50-200um深的渗硼层。

2.盐浴渗硼

所用盐浴有:以硼砂为基,添加5%-15%氯化盐的盐。灰月然挝砑覤4C或再加SiC的盐浴。粘附于工件上的盐垢在处理后,甚至直到淬火后仍可局部残存,应仔细清洗干净。

渗硼剂活性较高时,形成双相型(FeB+Fe、B)渗硼层。适当降低活性,可获得Fe、B单相层。含有铬、钼、镍、钨、钛等元素的合金钢形成合金化的硼化物(Fe,M)B和(Fe,M)2B。化合物层之下为硼在铁素体和渗碳体中的固溶体a(B)和Fe3(C,B)。渗硼层硬度高(达1300-1800HV),耐磨性比渗碳、淬火层高3倍以上,且加热至700℃仍维持HV900以上的高硬度。在硫酸、稀盐酸、醋酸、碱和海水中,渗硼层的耐蚀性与不锈钢相近。

渗硼已用于处理石油钻机牙轮、泥浆泵缸套、打捞公锥、排污阀等件和热作模具,效果良好。

模具钢材渗硼后可进行淬火处理。虽然渗硼后模具表面形成硬度很高的硼化物层,提高了模具表面的强度、硬度与耐磨性,但如果心部力学性能较低,就不能有效地支承渗硼层,就不能使渗硼层发挥应有的力学性能,那么,提高模具使用寿命的效果是不佳的。而淬火并不改变渗硼层相组织,只改变心部组织。后续淬火不仅可以改善心部组织,提升渗硼层力学性能,而且,对渗硼层提供强有力的强度与硬度支撑,保证渗硼层力学性能的充分发挥,不致使渗硼层与心部之间产生悬殊过大的硬度差,而导致渗硼层剥落,从而进一步有效地改善渗硼层的力学性能,这将更有利于提高模具的使用寿命。


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