钢含碳量对低温盐浴渗铬层的影响

作者：信息来源:模具 2008-6-16

字体大小:小 中 大网友评论条 进入论坛

摘要：通过Q235钢、45钢、T10钢低温盐浴渗铬层的金相组织、相结构、厚度、铬浓度、显微硬度和耐蚀性的对比，表明碳含量越高，铬碳化合物层越厚，显微硬度越高，耐蚀性越好。关键词：低温盐浴渗铬。 corroding-resistance1引言众所周知，钢表面渗铬可提高硬度、强度、耐磨...

摘　要：　通过Q235钢、45钢、T10钢低温盐浴渗铬层的金相组织、相结构、厚度、铬浓度、显微硬度和耐蚀性的对比，表明碳含量越高，铬碳化合物层越厚，显微硬度越高，耐蚀性越好。
　　关键词：　低温盐浴渗铬；显微硬度；耐蚀性
　　中图分类号：TG161.8⁺8　　　文献标识码：A　　　文章编号：1001-3814( 2000)02-0036-02

Effect of Carbon Content of Steel on Low Temperature Sa lt-Bath Chromizing Layer

HUANG Yuan-sheng　ZOU Gan-feng　YUAN Shu-gui
（Department of Mechanical and Electron,South China University of T echnology）

　　Abstract：　The microstructure ,phase make-up,chromium thickness,microhardness and corrodin g-resistance of low temperature salt-bath chromizing layers of steel Q235,45 a nd T10 are contrasted.They show that the more carbon content of the steel is,the thicker chromium-carbon compound layer,the higher microhardness and the better corroding-resistance.
　　Key word：　low temperature salt-bath chromizing; microha rdness; corroding-resistance

1　引言

　　众所周知，钢表面渗铬可提高硬度、强度、耐磨性、耐蚀性、抗疲劳性和抗高温氧化性；钢中碳含量的高低对渗铬层的厚度和性能有影响。为了弄清钢中碳含量对低温盐浴渗铬层的影响规律，本文通过Q235钢、45钢和T10钢低温盐浴渗铬层的显微组织和性能的比较来对其进行研究。

2　试验条件和方法

　　将Q235钢、45钢、T10钢制成10×10×5(mm)试块，经正火预先热处理。盐浴渗铬在4kW井式电阻炉中进行。盐浴以氯化钠为主要溶剂，加上能产生铬离子的低熔点铬盐及铬的活化剂组成。盐浴温度在770～860℃之间，保温时间3～12h。
　　测量温度分两部分，盐浴测温采用一个K型热电偶直接测量盐浴温度；炉膛温度用一个K型热电偶测量，采用调压器以及XCT-101型台式动圈温度调节仪控温，测温误差为±10℃。用XJG-05型光学显微镜进行金相组织分析和渗层厚度测量；用S-550型扫描电子显微镜和X射线能谱仪进行铬成分分布曲线测定以及铬浓度定量分析；用D/max-ⅢA型X射线衍射仪进行表面相结构分析；用71型显微硬度计测量表面硬度和渗层硬度分布。用opinpue金相显微镜拍照。

3　试验结果及分析

3.1　渗层金相组织的对比
　　三种钢的渗铬层金相组织见图1。可见它们的共同点：表层是白亮层即铬碳化合物层；次层是扩散层；心部是基体。不同点是随钢中碳含量的升高，渗层厚度(包括白亮层和扩散层)减小，但其白亮层厚度则逐渐增加，扩散层厚度逐渐减小。原因是钢的碳含量低，相界面少，铬的扩散就越容易；并且钢的碳含量越低，越多渗入的铬离子在最表层没能和碳结合而不断向心部扩散，而使渗层较厚。但是除了在最表层铬含量较高能形成白亮层外，次表层的铬含量少只能形成扩散层，致使白亮层反而变薄，而扩散层增大。相反碳含量高则渗层较薄，但白亮层较厚。

图1　Q235钢(a)、45钢(b)、T10钢(c)渗铬层金相组织(800℃×6h空冷)　400×

3.2　渗层相结构的对比
　　由X射线衍射分析结果(图略)可知，三种钢的白亮层主要由(Cr,Fe)₇C₃和Cr₇C₃相组成。不同的是Q235钢还有Cr₂C₁₂和Cr₂C相，45钢还含有Cr₂₃C₆和Cr₂C相，T10钢还含有Cr₂₃C₆相。
3.3　渗层的白亮层厚度的对比
　　图2是三种钢的白亮层厚度与渗铬时间的关系曲线。可见，白亮层厚度随时间的增加逐渐增加，并且钢的碳含量越高，白亮层越厚。从图中也可看出，随时间的增加，碳含量高的钢的曲线比较平缓即白亮层厚度随时间的增加速度减慢。是由于钢中碳含量越高，在表关系(830℃空冷)层形成的铬碳化合物越多，阻碍铬扩散的阻力越大。

图2白亮层厚度与时间的

3.4　渗层的铬浓度的对比
　　图3a是用电子显微镜和X射线能谱仪测得的渗层铬浓度分布曲线。可见，钢的碳含量越高，白亮层铬浓度越大；钢的碳含量越低，扩散层中的铬浓度越高。这是由于钢的碳含量低，与铬反应生成的铬碳化合物的浓度低，阻碍铬向心部扩散的阻力小，而使渗层较厚，铬就比较分散。钢的碳含量高则渗入的铬大部分在表层与碳结合形成铬碳化合物，从而阻碍铬向钢基体进一步扩散，所以铬比较集中于白亮层。

图3　渗层铬浓度(a)、显微硬度(b)分布曲线(830℃×6h空冷)

3.5　渗层显微硬度的对比
　　图3b是渗层显微硬度分布曲线。可知，钢的碳含量越高，白亮层的显微硬度越高。这是由于碳含量高，渗层的铬浓度高，铬碳化合物多，从而硬度较高。另外又可见T10和45钢扩散层中的显微硬度曲线出现交叉，这是由于45钢的扩散层较厚，并且含有一定的碳铬化合物。
3.6　渗层耐蚀性的对比
　　将三种钢的试样分别浸泡在不同腐蚀介质中，一定时间后在TG328A型电光分析天平上测量腐蚀失重，求出腐蚀速度，结果列于表1。可见，渗铬层均有良好的耐蚀性。这说明渗层质量很好^［1］。从表中也可看出碳含量越高，耐蚀性越好。这是由于碳含量高的钢的渗层中，含Cr₇C₃相较多，其它相较少，并且相数也较少，因此这些相形成的化学原电池的数量较少，耐蚀性就较好。

表1　三种钢试样经830℃×6h空冷渗铬后的耐蚀性能比较

介质浸泡时间
(h)腐蚀速度(mg/m^2.h)Q235钢45钢T10钢10%HCl240.0870.0660.05730%NaOH960.00130.000980.0008320%NaCl960.00210.00120.00094

4　结论

　　(1)钢的碳含量越高，低温盐浴渗铬层越薄，但铬碳化合物层却越厚，扩散层越薄。
　　(2)钢的碳含量越高，渗层显微硬度越高，耐蚀性越好。

作者简介：黄元盛(1969-)，男，广东高州，助理工程师，学士。
黄元盛（华南理工大学机电系，广东广州 510641）
邹敢锋（华南理工大学机电系，广东广州 510641）
袁叔贵（华南理工大学机电系，广东广州 510641）