模具钢材热处理缺陷-渗硼组织缺陷

模具钢材（日本大同模具钢、瑞典一胜百模具钢、瑞典乌德霍姆工具钢UDDEHOLM、德国葛利兹模具钢Groditz、日本日立模具钢Hitachi Metals、日本不二越高速钢NACHI、美国熔炉斯伯粉末工具钢以及国产新型模具钢、基体钢、无磁模具钢等）渗硼的目的是使零件表面获得一定厚度的致密硼化物层，一般由FeB+Fe2B双相或Fe2B单相构成。使工件获得良好的耐磨性、红硬性、耐蚀性和抗高温氧化性。

⒈渗硼层的非正常组织
零件渗硼后，由于渗硼层和硼含量高低不同，其渗层的组织也不同。通过渗硼层的组织由表面到心部顺序为FeB→Fe2B→过渡区→基体组织，即由硼化物层、过渡层和基体组织三部分组成。

研究硼渗层的缺陷，主要研究硼化物层的缺陷。硼化物层的组织与钢的成分和渗硼工艺有关。正常的硼化物层Fe2B单相和FeB+Fe2B双相。显微组织呈齿状或指状插入基体，其方向垂直于试样表面。对渗硼层组织的要求必须从零件的具体服役条件和失效方式出发，提出是单相Fe2B还是FeB+Fe2B双相。对于在有一定量的冲击载荷，且以磨损失效为主的工件，应以单相Fe2B组织为好。例如：石油牙轮钻头的渗硼就是一例。在以磨损失效为主，工件承受少量冲击载荷，则可以选用FeB+Fe2B双相组织。渗硼层的组织大致有12种情况，其中第1类至第3类是在硼势很高的情况下形成的；4～6类是在硼势较高的情况下形成的；而7～10是硼势过低的情况下形成非正常组织。11和12是合金钢中易出现的组织。通常把1～6类作为正常组织，5类最好，4、6类次之。

引起硼势过低，形成非正常组织的原因是：
1）渗硼温度过低
渗硼加热温度应根据零件的服役条件、所用钢种以及渗后热处理要求而定，常用温度为850～950℃，过低的温度，不仅渗速慢，而且硼势低，易出现非正常组织。

2）渗剂不合格
市场上采购的渗硼剂，一定要进行工艺评定试验，合格后方可使用。同时，也要进行新、旧渗剂搭配试验，并将优选的比例记入工艺文件，并严格执行。过多的旧渗剂，也是出现非正常组织的原因之一。

3）密封不好
为了保证渗硼质量，固体渗硼时，箱盖必须密封严。因为固体渗硼，实属于所相催化反应的气相渗硼，供硼剂在高温和活化剂的作用下形成气态硼化物，它在零件表面不断化合和分解，释放出活性硼原子。如果密封不严，在高温下形成的气态硼化物将向外泄漏，减低硼势，从而形成非正常组织。

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⒉硼化层较多孔洞
渗硼层较多的孔洞对抗蚀零件和抗磨零件是有害的，孔洞不仅影响抗蚀性和耐磨性，而且容易引起渗层剥落，影响渗硼件的工作可靠性。通常，渗硼层温度愈高，www.hongchao-dg.cn孔洞愈多，且尺寸愈大。凡是能增加氧化气氛的渗剂组分如水分、NaCO3、杂质、工件的锈蚀等都容易使孔洞形成。另外，钢材也对孔洞形成有影响，低、中碳钢及含硅钢孔洞较多，且较深。

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