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高锰耐磨钢板快速稀土渗碳技术
来源:山东源达旺钢材有限公司 发布时间: 2019/1/19 19:42:24
本页关键词:高锰耐磨钢板快速稀土渗碳技术

  高锰耐磨钢板稀土原子半径是铁原子的1.5倍。稀土元素在化学热处理过程中可与间隙原子(C、N等)形成共渗。稀土原子的渗入引起周边铁晶格点阵发生膨胀畸变,使被渗钢晶体缺陷密度增殖。受微区弹性应力场限制,稀土元素只能以单原子或双原子状态存在,这种离散存在的稀土元素可成为间隙原子C的形核核心,所形成的碳化物呈细小弥散分布。同时,稀土可以提高界面反应速度。由于稀土元素是电负性较低的元素,因而活性较高。采用稀土渗剂后可以加速预氧化层的还原,活化与净化工件表面,有利于活性[C]产生,因而加快高锰耐磨钢板间隙原子的渗入过程。而且,稀土在炉气中会与碳、氢等元素发生作用,形成的大分子在炉气中流动并可以被被渗工件表面吸附,且在吸附过程中因其质量较大,可以破坏被渗工件表面的层流层,增大CO与工件表面的接触与碰撞,因此可以提高界面反应速度。

试验还表明,稀土可以增大悍达耐磨板碳原子渗入系数和扩散系数。间隙原子的渗入首先是沿着基体的缺陷进行,然后进行扩散。由于稀土元素的渗入,导致钢的基体缺陷密度增殖,使渗入系数增大;碳原子以稀土原子为核心,产生柯氏气团,处于柯氏气团顶端的碳原子容易产生跃迁转移,这种转移是跳跃式的,由一个柯氏气团向另一个柯氏气团或晶体缺陷转移扩散,这种扩散行为与常规的渗碳行为不同,可以使扩散系数大大增加,因此使渗碳速度大幅度提高。

由于以上机制,采用稀土渗碳技术可以大幅度提高渗碳速度。

实践证明,稀土渗碳技术可以改善显微组织,减少内氧化并提高表面硬度。由于稀土原子呈弥散分布,当其成为碳化物形核核心时,所得到的碳化物也是弥散分布的,并进而使奥氏体再结晶晶粒细化,最终使马氏体细化。

由于稀土元素是电负性较低的元素,因而与氧的亲和力极高,氧将优先选择稀土进行氧化,生成RE2O3等稀土氧化物,使氧对合金元素的氧化行为受到很大抑制,减小了内氧化作用,进而减少工件表面非马氏体的产生,从而提高工件表面硬度。

哈尔滨工业大学将稀土渗碳技术应用于载重汽车弧齿锥齿轮,取得了很好的效果。载重汽车的中桥、后桥弧齿锥齿轮在使用过程中常出现早期磨损、点蚀、剥落等问题,使用寿命偏低,成为我国载货汽车生产的瓶颈之一。另外,由于这些齿轮渗碳层较深、生产周期较长,导致能耗高,排放较多,成本高,生产效率低。哈工大推行稀土渗碳技术,并在连续式渗碳炉中实现产业化后,齿轮表面硬度平均提高近2HRC,且硬度分布得到了改善。同时由于采用稀土渗碳技术后提高渗碳速度20%,取得了显著的节能减排效果,单位耗电量由2.04kW·h/kg下降到1.73kW·h/kg;单位物料消耗降低,相应减少了排放,每1kg齿轮降低CO2排放15%以上 。

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