20CrMo 材料在 900^∘C 温度条件下渗硼结果分析

Analysis of boronizing results of 20CrMo material at 900° XIE Jiaxin， XIAO Jun， LIU Chuanxin， JIAO Jun， LI Fangfang， LIU Bing， ZHANG Yu^* Liaoning Institute of Science and Technology， Liaoning Benxi ， China Abstract：The material 20CrMo is boronized， and the boronizing process is respectively 900^oC/2h ， 900^oC/4h ， 950^oC/6h and 950^oC/8h . Of these， both the 900^oC/4 hour boronized sample and 900^oC/6 hour boronizedsamplehava a microhardness of over 500. In addition， the layer of boronized sample is m or than 0.09mm for the 900^oC/6 hour boronizedsample.

Key words： 20CrMot ; Boronizing; 900^oC

一、绪论

20CrMo 材料因性能优势而广泛应用与矿山机械相关设备。为提高 20CrMo 材料的性能本文选择 900^∘C 渗硼温度对 20CrMo 进行渗硼处理，从而提高材料的相关性能[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 900^oC ，分别保温 2 小时、4 小时、6 小时和 8 小时。到了保温时间之后，取出坩埚。渗硼样品在坩埚中冷却。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，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/15s 。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

硬度测试时，无法保证硬度测试点延伸的方向与表面垂直，因此需要对硬度的深度值进行修正，测试结果如图 1 所示

图 1 为 20CrMo 材料在 900^oC 温度条件下渗硼硬度分析。随着硬度测试的深入，硬度呈现下降趋势。本文重点关注渗硼层。其中， 900^oC/2 小时渗硼工艺，因为渗硼层比较浅，硬度比较低。而 900^oC/4 小时渗硼工艺和 900^oC/6 小时渗硼工艺，硬度超过 500‰ 。而 900^oC/8 小时的硬度有所下降，这是因为加热时间过长，渗硼层出现缺陷。

此外，对渗硼层深度进行分析，结果如图 2 所示。

图 2 显示， 20CrMo 材料在 900^∘C 渗硼条件下的渗硼厚度变化。其中，900^oC/2 小时渗硼层厚度仅仅为 0.04mm 。然后，随着渗硼时间的延长，渗硼层厚度增加。其中， 900^oC/6 小时渗硼条件下，渗硼层厚度接近 0.1mm 。而 900C/8 小时渗硼层厚度超过 0.1mm ，但 8 小时渗硼时间过长，容易引发渗硼层缺陷，降低性能。

五、结论

本文通过显微硬度分析，发现在 900^∘C 渗硼条件下，渗硼时间越长，渗硼层硬度越高。其中， 900^oC/6 小时渗硼条件下，渗硼层厚度接近 0.1m m。

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：2025 年大学生创新创业训练计划项目 KX84系列牙轮钻头关键零部件失效分析与改进（202511430158）