渗硼注氮复合处理表面硬化层研究.pdf

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1、第!9卷第’期材料开发与应用’""’年&月!"!!!!!!!"文章编号：!""#$!%&%（’""’）"’$"""!$"#!材料研究!"!!!!!!!"!渗硼注氮复合处理表面硬化层研究#王钧石陈元儒（西南交通大学成都(!""#!）柳襄怀王曦（中国科学院离子束开放研究实验室上海’"""%"）童洪辉（西南物理研究院成都(!""&!）摘要采用渗硼工艺和新型的等离子体源氮离子注入技术对)*!’+,-钢进行复合处理，获得了高硬度的表面硬化层。用./0对硬化层进行相分析和性能试验，结果表明：硬化层主要由立方氮化硼（)$12）和341组成，硬化

2、层具有很高的硬度和耐磨性。关键词渗硼等离子体源氮离子注入表面硬化层立方氮化硼中图分类号：56!%(78，56!9&7&&&文献标识码：:!"#$%&’"()!#*+,-).,*$)’/’01,%)*2%"()3&45&6/")7*),"4)’"3&42/’/’08&*&’/9/’0,’$:/"*&0)’;&’;45<,’","/&’!"#$%&#’()*(+#,&"#-&（0,;<=>4?<@AB,<,CDECAF4*?A

3、<,*G)=AC4?4:MBH4JG,N0MA4CM4?，0=BCD=BA’"""%"，)=ACB）01#$21#$(&)（0,;<=>4?<4*CIC?B?BLQOB?JB?,;*M4CA<*,D4CA,CAJQOBC

4、<*4?;O<=B<<=4JBACJAM*,?<*;M$<;*4?,N<=4OBG4*B*4M;LAML,*,CCA<*AH4（)R12）BCH341BCH<=4=B*HC4??BCH>4B**4?A?)%?&*$61,*,CAPACD/OB?JB?,;*M4CA<*,D4CA,CAJQOBC

5、度高达!%"的硬化层。硬化离子注入是从’"世纪9"年代发展起来的一!J［’］层主要由柱状和针状的341和34组成。由于种先进的材料表面改性技术。它具有处理温度’1渗硼层较厚，并且渗硼层与基体之间具有良好的低（’""U左右）、处理后的工件变形小等优点，极冶金结合，因此，采用渗硼技术处理的钢制模具和适用于精密的摩擦件、抗蚀件的表面改性。但是，刃具，其使用寿命得以大幅度地提高。但受硼化离子注入的主要缺点是注入层的厚度仅为"7!!J铁（341，34）硬度所限，一般渗硼层的硬度左右，表面抗压能力有限，不太适用于重载摩擦’1件。#中国科学院离

6、子束开放研究实验室应用基础研究本研究中，将)*!’+,-模具钢试样预先进基金（项目编号：!"""’9）支持项目。行渗硼处理，然后对渗硼层进行氮离子注入，通过收稿日万方数据期：’""!$"S$’"高能氮离子的轰击，使活性的硼从硼化铁中溅射·1·材料开发与应用1551年+月出来，与注入的氮离子化合成具有超高硬度的立试样进行维氏显微硬度对比试验，以评定复合处方氮化硼（!"#$），使硬化层的硬度明显提高。目理的表面硬化效果。测试所用载荷为-F、.5F、前，国内外制备!"#$薄膜所用的方法主要为气1-F、-5F。每一数据均为-个样品实测值的

7、平均［(］相沉积（!%&，’%&）和离子束增强沉积值。［+］（)#*&）。近几年发展起来一种被称为“等离子./-摩擦性能测试体源离子注入”（以下简记为’,))）的新型离子注在GHCB".型多功能高精度摩擦试验机上进［-］入技术。它克服了传统的离子注入技术只能进行摩擦磨损试验。对上述(种方法处理的行视线注入（即凹槽、内圆表面等死角不能被注!0.123%试样进行球"盘式无润滑滑动摩擦试入）和单件注入的缺点，能够同时对成批工件表面验。试验所用配磨件为IAA直径的,J!球，,J!的任何部位（包括凹槽、内圆表面等死角）进行全球上所加载荷为(

8、$，滑动线速度为4/+A"AJK，滑方位离子注入，大大地拓宽了处理范围，降低了处动摩擦总转数为(5550。理成本，并且设备结构更为简化，具有较大发展潜力。1结果与分析这里尝试了用’,))法对渗硼层注氮，并对经这种复合处理所获得的硬化层进行了结构分析