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摘要用固体渗硼技术对20 Cr13钢分别在880℃、910℃和940℃保温5、7、9、11个小时进行渗硼。通过光学显微镜观察了这种种钢在不同加热温度和保温时间下，钢渗层的形貌和显微组织，同时得到渗层厚度的范围为22~72μm。测量得到的不同保温时间下钢渗层的硬度比较接近。渗硼层的生长动力学是通过测量不同温度和保温时间下渗层的厚度来分析的。23736
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结果表明：生长速率常数K随着温度和保温时间的增加而增加。20Cr13钢的平均扩散激活能约为106kJ/mol。
关键词：固体渗硼；渗硼层；动力学；扩散激活能
毕业设计说明书（毕业论文）外文摘要
Title Research on the Boriding Kinetics of Carbon Steels with Different Carbon Contents
Abstract
In this study, the 20Cr13 steels substrates were pack-borided at 880, 910, and 940℃ for 5, 7,9, and 11 h. The morphology formed on the surface of steel substrates were confirmed by optical microscopy analysis. Boride layer thickness formed on the borided steels ranged from 22 to 72 μm depending on process temperature, treatment time and carbon contents of the substrates. The hardness of borides of different holding time was very similar. Layer growth kinetics were analyzed by measuring the extent of penetration of borided layers as a function of boronizing time and temperature in the range of 880-940℃. The kinetics of the reaction have also been determined by varying the boriding temperature and time.
The results show that K increase with boriding temperature and time. Activation energies (Q) of borided 20Cr13 steels at present study were respectively determined as 106 kJ/mol, which were increased with carbon contents.
Key word: Solid boronizing; Borides; Kinetics; Activation energy
目 次
1 绪论 1
2 实验方法 6
2.1 实验材料与设备6
2.2 实验过程与方案6
3 实验结果与讨论8
3.1渗硼层金相组织分析8
3.2渗硼层显微硬度分析.10
3.3 渗硼层生长动力学分析....12
结论 17
致谢 18
参考文献19
1 绪论
不锈钢具备高强度、可焊接性、抗腐蚀性、易加工和表面光泽等很多优点。不锈钢的应用非常广泛：宇航、化工、汽车、仪器仪表等。但是不锈钢的缺点还是很明显的，硬度低，不耐磨。这两个缺点导致由不锈钢制件使用寿命不高，因此亟需找到一种方法提高不锈钢的硬度和耐磨性[1]。
渗硼就是提高不锈钢硬度、耐磨性的很好办法之一。近几十年来，国内外对碳钢、合金钢的渗硼进行了大量的研究，并且有许多工艺应用与生产，但是对不锈钢渗硼的研究还是不够多，究其原因是许多含镍铬较多的不锈钢渗层薄、脆性大、易剥落，是不易甚至不能进行渗硼的。而且目前也没有足够成熟的工艺应用于生产。而不锈钢没法用常规热处理提高其硬度，是以，在磨损场合时，耐磨性差，寿命低[2]。
1.1 渗硼
渗硼就是是将硼元素渗入金属制件表面的化学过程。渗硼层具备高的硬度、耐磨性、热硬性，还有有杰出的抗腐蚀性与抗氧化性等优点，对金属及合金材料表面进行渗硼处理可以大大改良其表面性质从而加强材料的使用性能及应用范畴[4]。
早在1895年，Moissan就探讨过钢渗硼的可能性，从那以后，人们开始在渗硼这个领域进行渗硼的相关研究，经过多年的钻研使渗硼成为材料具备高强度耐磨表面层的最好方法之一。
1.2 固体渗硼
渗硼工艺从诞生到现在已经有100多年了，在这段时间里，各种各样的工艺被发明出来，其中有固体渗硼，气体渗硼，膏剂渗硼，盐浴渗硼等。在这许多渗硼工艺中，固体渗硼最为常用[5]。它有操作简单，设备简单，容易控制等许多优点[6-7]。
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