中碳钢膏剂渗硼工艺的研究+文献综述(3)
GSB-Ⅱ B4C（10%）、B2O3 NaF、KBF4 SiC（80%）、木炭粉 Al 纤文素
(6)自保护膏剂：在渗硼的过程中，为了防止空气中氧气对渗层质量产生影响，一般需要密封隔绝空气。自保护膏剂的研究可以减去密封装箱这道工序，大大的降低成本，提高了生产效率。FeSiO3在890℃时处于熔融状态，可形成表面玻璃态膜，此膜能阻止外界空气进入，防止内层氧化。在涂层表面形成一层玻璃态壳是膏剂具有自保护作用的原因。这层玻璃态膜主要由SiO2组成，尚有部分B2O3、Na20、K2O，在高温下呈粘状，空气介质中的氧很难扩散进入，从而起到保护试样的作用[9]。本课题中用的自保护膏剂是由石英粉（10%）、硅酸钠（30%）、硼酸（5%）和粘土混合后调成膏状，均匀涂抹在已经涂抹过渗硼膏剂的零件外表面。
1.1.2 制造膏剂的工艺流程
制造膏剂的工艺流程为：研磨—配料—混匀—加入粘结剂—搅拌。
(a)研磨：将供硼剂、活化剂、填充剂和还原剂各自放入研钵中研磨，达到细化颗粒的目的。
(b)配料：将供硼剂、活化剂、填充剂和还原剂按最佳配方进行配料、混合。
(c)混匀：在球磨机中进行混料，混料充分与否对膏剂质量的影响较大，所以一定要充分混匀。
(d)在粉剂中加入粘结剂。
(e)进行充分搅拌。粘结剂的加入量根据涂覆要求而定。
1.1.3膏剂渗硼的工艺流程
(1)首先将试样除锈，然后在砂纸上打磨光亮，用无水酒精清洗干净，在试样表面涂敷7mm~9mm的渗硼膏剂；将涂敷好膏剂的试样放入烘干箱，在100℃左右烘干lh~2h。
(2)在渗硼膏剂层外表面均匀涂覆一层3mm~4rnm厚的自保护层，待自然干燥后经过50℃~70℃烘干lh~2h后再转入150℃烘干2h，如果涂覆后直接在150℃下一次性烘干，会造成保护层鼓泡或破裂。
(3)将试样放入电阻炉中，910℃保温5h，空冷，取出试样，清洗表面残留膏剂[10]。
1.1.4 渗硼材料的选用
渗硼工艺适用于钢、铸铁及硬质合金等材料制作的零件，常用的有45、40Cr、T8、一般工具钢、高合金工具钢等。模具材料的化学成分对渗层的组织、性能有很大的影响。在相同的渗硼工艺条件下，钢中的含碳量越多，渗硼层深度越薄。钨、钼等元素会急剧减小渗层深度，其次是铬、硅、铝，而锰、镍、钴几乎无影响。低碳钢由于基体太软，同时在渗硼加热中较易出现魏氏体组织，一般情况下最好不用低碳钢。高合金钢渗硼层的耐磨性优于低合金钢，更优于低碳钢，但高合金钢渗层较薄，也较易出现双相，零件表面的脆性也较大[11]。渗硼零件常用材料及应用见表1.2。
表1.2 渗硼零件常用材料及应用
常用材料 渗硼效果及应用
20 渗硼效率高，易获得单相Fe2B层，与基体结合力强；适用于对基体强度要求不高的耐磨或抗蚀件。
45、40Cr 渗硼效率中等，渗层耐磨性好，与基体结合牢固；适用于要求表面耐磨，基体强度要求较高的零件。
T8、T10、9SiCr、5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V、Cr12MoV 渗硼效率低，渗层较薄。适用于要求耐磨性、热硬性及基体要求高强度较高的模具，可显著提高零件的使用寿命。
1.1.5 膏剂渗硼的工艺方法
现有的膏剂渗硼工艺方法主要有装箱法、自保护法、感应法、离子法等。比较常用的有装箱法、自保护法与感应法。
(1) 装箱法膏剂渗硼：将膏状渗硼剂涂在钢件表面，等涂层干燥后将钢件放在装有填充剂的可密封的箱体中，并置于空气炉中进行加热的渗硼方法。此方法的填充剂可重复使用，但是对于渗硼后需要热处理的工件则需要重新进行加热处理，这就需要耗费大量的能源和时间，增加了渗硼的成本[4]。