随着工业的发展,对材料的性能提出了更高的要求。渗铌可以有效地提高零件的表面硬度,使零件的使用寿命提高几倍至几十倍。
一、设备、渗剂及渗铌工艺
盐浴渗铌可在坩埚电阻炉中进行。坩埚可用2mm厚的不锈钢板焊接。盐浴渗铌的配方(质量分数)是:95%无水硼砂+4%铌粉(>98%铌)+1%铝粉。
渗铌工艺:先将无水硼砂熔化,然后放入干燥的铌粉,在900~1000℃下加入铝粉后,即可把零件放入盐浴内进行渗铌。
二、盐浴渗铌的特点
渗铌层组织:GCr15、Cr12MoV、W18Cr4V、3Cr2W8V、20、45和20Cr钢等材料渗铌后,可得到一层铌含量(质量分数)为80%的金黄色的铌碳化物层,渗层的组织为NbC。
渗层的硬度:不同基体材料渗铌层的显微硬度不同,GCr15为2900~3500HV;45钢为2100~2600HV;Cr12MoV钢为3200~3500HV。渗铌层可以刻划玻璃。
渗铌层的性能:模具钢经盐浴渗铌后,比渗硼和气相沉积碳化钛有更好的抗磨损、抗咬合、耐氧化和抗热疲劳等性能。
渗铌工艺的优点:设备和工艺简单,渗层性能优异,渗铌层与基体结合牢固,不易剥落。
三、渗铌工艺注意事项
1. 渗铌温度一般以900~1050℃为宜。
2. 保温时间以4~10h为宜,应根据不同材料和渗层厚度的要求而定。例如,GCr15 钢经900℃×6h渗铌后渗层厚度为24μm,而W18Cr4V钢的渗铌层厚度仅为5μm。
3. 盐浴可重复使用,每次在使用前要加入1%~2%盐浴重量的铝粉。
4. 零件表面应有低的表面粗糙度值,以免渗铌层深度不均匀并引起剥落。