20CrMo 材料在不同温度条件下 4 小时渗硼结果分析

Analysis of Boronizing Results of 20CrMo Material at Different Temperatures for 4 Hours SHAN Pengcai， SUN Yizhen， YANG Xinyu， LI Mingxuan， HU Yuhang， LI Fangfang， LIU Bing， ZHANG Yu^* Liaoning Institute of Science and Technology， Liaoning Benxi ， China Abstract： 20CrMo material was boronized at different temperatures for 4 hours. The boronizing process was 850^oC/4 hours， 900^oC/4 hours， 950^oC/ 4ho urs and 1000^∘C， /4hours respectively. The boronized samples at 950^oC/4 hours and 1000^∘C/4 hours have a boronized layer thickness of more than 0.09 mm. In addition， the microhardness shows that the microhardness of the boronized sample at 900^oC/4 hours and the boronized sample at 1000^∘C/4 hours exceeds 500.

Key Words： 20CrMo; Boronizing; 4 hours

一、绪论

20CrMo 材料因性能和价格的综合优势而广泛应用于采矿领域。为提高20CrMo 材料的性能，本文利用不同温度对 20CrMo 样品进行 4 小时渗硼处理，并对相关材料进行相关测试，从而分析材料的相关性能[1-2]。

二、实验方法

对 20CrMo 材料进行切割、打磨，与渗硼剂放入坩埚，坩埚表面用耐火泥封装。待耐火泥彻底风干后，将坩埚在室温状态下放入电阻炉，随炉升温至相关温度，保温 4 小时，然后将坩埚取出，将样品在坩埚中空冷。渗硼工艺为 850^oC/4 小时、 900^oC/4 小时、 950^oC/4 小时和 1000^oC/4 小时。冷却到室温中的样品垂直渗硼面进行二次线切割，确保线切割面互相平行。选择一个切割面用砂纸打磨、抛光，利用 4% 硝酸酒精进行腐蚀，利用金相显微镜观察渗硼层，并利用 Image-ProPlus 软件对渗硼层进行定量测量。然后用显微硬度计从渗硼面到内部进行显微硬度测试，测试参数为 1000N/15 s。硬度间隔 0.25mm 。记录每一个硬度的位置和数值。对硬度测试面进行金相观测，基于金相观测结果，利用 Image-ProPlus 软件对测试点的深度进行修正。

三、测试结果

利用 Image-ProPlus 软件对渗硼层进行定量分析，结果如图 1 所示。

图 1 为不同温度条件下，4 小时渗硼结果分析。其中，在 850^oC/4 小时的渗硼层厚度约为 0.05mm ，而 900^oC/4 小时的渗硼层厚度达到 0.07mm 。其中，在 1000^oC/4 小时的渗硼层厚度超过 0.1mm 。

对渗硼样品进行显微硬度分析，结果如图 2 所示。

图 2 是显微硬度梯度变化。可以发现，随着深度的增加，显微硬度呈现降低趋势。但 900^oC/4 小时渗硼样品和 1000^oC/4 小时渗硼样品的显微硬度超过 500‰ 而 850^oC/4 小时渗硼样品的显微硬度相对较低，这是由于渗硼温度较低，硼原子扩散较慢。

五、结论

4 小时渗硼保温时间条件下，渗硼温度越高，渗硼层越厚。其中，1000^∘C/4 小时渗硼条件下，渗硼层厚度超过 0.1mm 。同时， 900^oC/4 小时渗硼样品和 1000^oC/4 小时渗硼样品的显微硬度超过 500‰

参考文献

1.魏祥，etal. ，65Mn 钢渗硼层的微观组织、硬度及生长动力学.金属热处 理，2021.46（11）：p.110-119.

2. 罗文斌，钢铁基体镀Fe-Ni 合金渗硼及其性能的研究.2021，华南理工大学.

基金项目：2024 年大创项目申报（“雏鹰计划”）D202412141556481076 矿山机械的失效分析与热处理改进