低碳钢渗碳后渗硼层的组织和性能(2)
1.1 复合渗硼技术
1.1.1 渗硼技术的特点和局限性
渗硼技术的本质就是将带渗的材料放入含硼介质中，通过加热，靠着它们之间发生的化学或者电化学反应，来使得硼原子渗入到材料的表层中形成硼化物的一种工艺方法[2]。
渗硼技术的方法有很多种，其中主要的方法有：固体渗硼，液体渗硼，气体渗硼，电解渗硼以及等离子渗硼技术等。这些方法中应用最为广泛的为固体渗硼法，特别是粉末渗硼技术，由于它的实验本身并不需要特殊的设备，只需要通过普通的电，气，煤油炉加热都可以。而且工艺操作简单易上手，渗硼后的工件不需要清洗，渗剂可以多次重复使用，成本较低以及渗硼层和组织容易控制等多个优点[3]。
随着渗硼技术的应用，渗硼技术的不足以及局限性开始逐渐暴露出来[4]。由于渗硼处理所需要的温度很高，所以渗硼处理后的工件表面变形较大，而且渗层比较薄，渗层的脆性较大，但抗磨损性能力不高，除了特别技术外，整体上来说渗硼剂价格昂贵，工艺较不稳定，高的脆性，而且变形后难以修复。这些原因的出现制约了渗硼技术的进一步推广应用，因此人们开始通过采用复合渗的方法来改善渗硼层的性能。
1.1.2 复合渗硼的特点
复合渗硼并不是简单几种热处理技术的叠加，而其本质上是具有相互的补充和增强的作用，因而，复合渗硼也越来越备受人们的瞩目[5]。
复合渗硼技术按温度可以分为[6]：高温复合渗硼：等离子硅硼共渗、激光渗硼、自蔓延高温渗硼；中温复合渗硼：硼铝共渗、硼矾共渗、其他复合渗硼；低温复合渗硼。
而按元素分类分为硼矾复合渗、氮硼复合渗、碳硼复合渗、硅硼复合渗等。1.1.3 渗碳后渗硼的特点
伴随着机械制造业的飞速进步和发展，这也导致了钢铁零件的表面渗碳以及渗硼工艺 因此得到了广泛的推广和快速的发展。渗碳处理可以使低碳钢获得较为深的硬化层，因此具有较高的承载能力、抗挤压能力以及抗弯曲能力。但是其耐磨能力不强，尤其是对含泥沙等条件下磨料的磨损抵抗力较差[7]。而相比较于渗硼这可以使表面获得很高的硬度和耐磨性，但相对的其渗层厚度较薄，从而导致承载能力差。这迫使着人们去考虑解决这个问题，如何能能够融合这两者的优点，让其既具有渗碳处理的高承载力、抗挤压力、抗弯曲力、深渗层。又拥有渗硼的高硬度，高耐磨性。通过先进行渗碳预处理，再进行渗硼处理，即碳硼复合渗可以巧妙的融合两者的优点，又可以避免两者的缺点，可谓一举两得[8]。
1.2 碳硼复合渗的组织与性能
1.2.1渗硼层组织和厚度
国内外对低碳钢预渗碳后渗硼的渗层组织和性能已经做了一些研究。由图1.1中可以看出，单一渗硼层和碳硼复合渗渗硼层的形态均呈指状 ,与基体结合性良好 ,但相比较而言复合渗的渗硼层的致密性会更加好一些 ,这是预渗碳后对渗硼层产生的良好作用。而从图1.2中的碳硼复合渗渗层组织可以看出 ,复合渗的渗层组织中分为渗硼层和过渡层两部分 ,而渗硼组织中却并没有明显的过渡层。复合渗的渗层组织中的过渡层可以看做是渗碳层的延续扩展层 ,这层过渡层的实际厚度要比预渗碳层要更厚些 ,其根本的原因为: 在预渗碳之后的渗硼过程中 ,碳元素在基质内有迁移现象 ,其中大部分碳既不能溶于硼化物内 ,也不能通过硼化物中扩散 ,而被迫向基体内迁移[9]。另外 ,预渗碳层中因为本身存在的碳浓度 ,所以渗硼时 ,在该浓度梯度的作用下 ,过渡层将要相比于渗碳层厚。
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