中碳钢膏剂渗硼工艺的研究+文献综述(8)
3 A3 B3 C3
处理试验结果的目的是确定试验因素的主次、各试验因素的优化水平及实验范围内选出最优化组合等。正交实验的结果处理有极差分析与方差分析。实验结果及计算分析见表3.2。
表3.2 试验结果及计算分析
试验样品号 因素 渗层指标
A B C 渗层深度/μm
1 1 1 1 62
2 1 2 2 81.9
3 1 3 3 108.9
4 2 1 2 78
5 2 2 3 131.5
6 2 3 1 153.5
7 3 1 3 125.9
8 3 2 1 129.8
9 3 3 2 116.5
Q1 39.800 37.667 29.967
由以上分析可知：①影响渗层厚度的主要因素为A→B→C；由此可见供硼剂的含量对渗层的影响最大，还原剂活性炭的含量对厚度的影响是第二位，再其次为活化剂含量的影响；②各因素的优化水平：他们依次为A2，B3，C3，即A2B3C3。在实际的实验过程中，最优组合是灵活的，即对主要因素一定要取最优化水平，对次要因素就要权衡利弊，综合考虑，选取适当水平。
由表3.3可知，供硼剂的含量为最主要因素。但实际生产中，要考虑生产成本的问题，所以要尽可能提高B元素的含量又不至于太贵，以达到最优的生产效益。活性炭为次要因素，对渗硼层的影响也挺大，要尽可能提高活性炭的含量。
表3.3 渗层深度方差分析表
方差来源 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性
A 2942.782 2 5.676 19.000 **
B 2224.309 2 4.291 19.000 **
C 1474.469 2 2.844 19.000 *
误差 518.42 2
3.2 渗硼层金相组织分析
3.2.1 不同保温温度对渗硼层的影响
图3.1为在850℃、880℃和910℃渗硼5h得到的渗硼层显微组织。金相照片上端为镶嵌料，往下依次为白亮色的渗层、扩散层、颜色较暗的基体。白亮的渗硼层是垂直工件表面向基体生长，以齿状楔入基体的。
图3.1（a）是在850℃渗硼温度下渗硼，因为渗硼温度较低，产生活性硼原子较少，所以渗层最薄，深层厚度为42μm；图3.1中（b）、（c），渗硼层的增加很明显，880℃时渗层厚为103μm，910℃时则达到了126μm，渗硼速度提高了很多；图3.1（c）渗硼组织中可明显看到表层有黑色的空洞，组织疏松。实践表明，如渗硼层中出现严重的“黑点”与疏松，必将降低渗硼件的耐磨性和抗蚀性，并且渗硼层容易剥落，影响其服役的可靠性。渗硼层中“黑点”与疏松的形成，主要是由于高温下材料表面“空位浓度较高，硼化物定向生长过程中空位被驱赶集成小孔．再加上钢中杂质或碳硅原子、渗剂中的杂质元素被挤入小孔内或硼齿之间的缘故[21]。而且温度升高，这种效应更明显，生成空洞更多，因而在温度高于910℃后，外表层组织比910℃更疏松，空洞更多。