不锈钢零件钝化变黑成因及对策.pdf

1、经 验 交 流不 锈 钢 零 件 钝 化 变 黑 成 因 及 对 策王 林 奇 ,毛 (郑 州 1084 工 艺 研 究 所 ,河 南 郑 州 450005)摘 要 对 不 锈 钢 零 件 进 入 钝 化 槽 后 就 有 气 泡 析 出 、 表 面 渐 渐 变 黑 、 甚 至 造 成 局 部 腐 蚀 的 现 象 进 行 了 综 合 分 析 。 发现 热 处 理 后 的 氧 化 膜 、 硫 化 层 及 敏 化 温 度 的 回 火 、 机 械 加 工 的 表 面 粗 糙 度 、 钝 化 液 中 的 杂 质 、 钝 化 前 处 理 的 质 量 等 都 是 钝 化发 黑 的 成 因 。 为 此 ,我

2、们 采 用 了 有 效 的 措 施 :将 热 处 理 的 盐 炉 淬 火 、 碱 槽 回 火 改 为 真 空 淬 、 回 火 ;机 械 加 工 零 件 的 粗 糙 度 降低 到 1. 6 m ;对 钝 化 工 艺 进 行 了 改 进 ,使 不 锈 钢 钝 化 质 量 得 到 了 保 证 。关 键 词 不 锈 钢 ; 钝 化 ; 变 黑 ; 粗 糙 度 ; 杂 质中 图 分 类 号 TG177 文 献 标 识 码 B 文 章 编 号 1001 - 1560 (2003) 11 - 0066 - 03收 稿 日 期 2003 - 06 - 090 前 言在 不 锈 钢 进 行 钝 化 时 ,常 会

3、 发 现 有 些 不 锈 钢 零 件 ,放 入 溶 液后 ,很 快 就 有 反 应 气 泡 析 出 ,不 锈 钢 表 面 就 渐 渐 变 黑 ,取 出 后 进 行多 次 吹 砂 或 机 械 抛 光 直 至 钝 化 能 顺 利 进 行 ,这 样 有 时 会 造 成 零 件尺 寸 超 差 或 报 废 ,但 有 些 零 件 用 此 方 法 亦 无 法 产 生 合 格 的 钝 化膜 。1 不 锈 钢 原 钝 化 工 艺1. 1 工 艺 流 程化 学 除 油 热 水 洗 流 动 冷 水 洗 酸 洗 流 动 冷 水 洗 钝化 流 动 冷 水 洗 热 水 洗 吹 干 。1. 2 主 要 工 序 说 明1.

4、2. 1 酸 洗盐 酸 ( d = 1. 19 g/ cm3 ,工 业 级 ) 50 %以 上 (体 积 分 数 ) ;若 丁(工 业 级 ) 盐 酸 含 量 的 0. 4 % ;温 度 室 温 ;时 间 10 20 min。1. 2. 2 钝 化硝 酸 ( d = 1. 42 g/ cm3 ,工 业 级 ) 300 500 g/ L ;温 度 室 温 ;时间 30 60 min。2 不 锈 钢 钝 化 变 黑 的 成 因 分 析2. 1 热 处 理 对 不 锈 钢 钝 化 的 影 响由 于 有 些 不 锈 钢 零 件 要 求 强 度 高 ,考 虑 加 工 工 艺 性 ,在 零 件加 工 到

5、尺 寸 后 进 行 热 处 理 。 热 处 理 以 往 采 用 盐 炉 粹 火 、 碱 槽 回 火的 工 艺 方 法 。 经 处 理 过 后 的 不 锈 钢 零 件 其 表 面 生 成 不 同 颜 色 的氧 化 膜 ,而 零 件 有 些 部 分 进 行 加 工 ,有 些 部 分 不 再 加 工 ,用 以 上 的酸 洗 方 法 ,不 能 完 全 除 净 氧 化 膜 。 在 钝 化 时 就 会 发 现 在 氧 化 膜 的地 方 首 先 有 气 泡 析 出 ,渐 渐 在 其 表 面 产 生 疏 松 的 黑 膜 ,并 伸 向 加工 表 面 导 致 零 件 的 表 面 全 部 都 变 黑 ,若 不 及

6、时 处 理 会 造 成 零 件 局部 腐 蚀 ,出 现 不 同 程 度 的 腐 蚀 坑 或 晶 间 腐 蚀 。 所 以 ,热 处 理 就 成了 影 响 钝 化 发 黑 的 重 要 因 素 。经 过 热 处 理 的 不 同 牌 号 的 不 锈 钢 ,生 成 的 氧 化 膜 组 成 不 同 ,但 主 要 成 分 为 氧 化 物 (Cr2O3NiO , TiO2FeO) 及 少 量 碳 化 物 (Ni2C ,Cr4C ,Fe3C ,Mn3C) 和 少 量 氮 化 物 (Ni3N2 , TiN , Cr2N) 等 。 在 酸 洗(HCl ;HNO3 + HF)时 的 主 要 化 学 反 应 方 程 式

7、 如 下 :Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O (1)Cr2O3 + 6HF = 2CrF3 + 3H2O (2)NiO + 2HCl = NiCl2 + H2O (3)TiO2 + 6HF = H2 TiF6 + 2H2O (4)3Fe3C + 40HNO3 = 9Fe (NO3) 3 + 3CO2 + 13NO + 20H2O (5)3Mn3C + 28HNO3 = 9Mn(NO3) 2 + 3CO2 + 10NO + 14H2O (6)Mi3N2 + 8HCl = 3NiCl2 + 2NH4Cl (7)从 以 上 的 反 应 ,可 以 看 出 ,我 们 的 酸 洗

8、简 单 ,不 能 完 全 清 除 不锈 钢 表 面 上 的 氧 化 膜 ,对 于 机 械 加 工 不 到 的 氧 化 膜 就 会 进 入 钝 化槽 ,在 这 里 就 可 能 会 有 反 应 式 (5) 、 (6)的 反 应 发 生 ,反 应 后 又 以 海绵 状 黑 色 残 渣 的 疏 松 形 式 吸 附 在 不 锈 钢 表 面 ,由 于 残 余 的 氧 化 膜及 黑 色 海 绵 状 的 疏 松 残 渣 ,一 方 面 大 大 增 加 了 阴 极 区 的 有 效 面积 ,另 一 方 面 对 不 锈 钢 的 腐 蚀 有 一 定 的 催 化 作 用 ,使 发 黑 面 积 迅速 扩 大 ,钝 化 膜

9、层 无 法 形 成 。同 时 ,在 使 用 盐 炉 淬 火 时 可 能 会 由 于 盐 的 杂 质 超 标 ,如 硫 酸根 的 超 标 ,严 重 时 热 处 理 时 就 会 使 不 锈 钢 腐 蚀 ,不 严 重 时 会 在 不锈 钢 表 面 产 生 硫 化 物 (FeS) ,由 于 硫 化 物 的 存 在 ,它 对 蚀 孔 的 形 成起 促 进 作 用 。 硫 化 物 可 按 下 式 溶 解 :FeS + 4H2O Fe2 + + SO2 -4 + 8H+ + 8e 或 生 成 H2S。 产 物 使 孔内 介 质 酸 化 ,加 速 阳 极 溶 解 ,由 于 硫 化 物 电 位 比 不 锈 钢

10、高 ,蚀 孔 在集 体 金 属 一 侧 发 展 ,孔 内 生 成 (FeCl2 + HCl + H2S) 的 酸 性 溶 液 ,孔外 钢 表 面 发 生 氧 化 还 原 反 应 。对 此 问 题 ,以 前 我 们 处 理 的 方 法 是 用 机 械 抛 光 或 吹 砂 的 方 法彻 底 去 除 掉 不 锈 钢 表 层 的 氧 化 膜 或 硫 化 层 ,有 时 可 能 要 进 行 多次 ,检 验 的 办 法 是 钝 化 时 不 再 变 黑 ,热 处 理 后 不 机 加 工 的 部 位 已第 36 卷 第 11 期2003 年 11 月材 料 保 护MATERIALS PROTECTIONVol.

11、 36 No. 11Nov. 2003 66 达 到 尺 寸 ,这 样 会 造 成 零 件 超 差 或 报 废 。由 于 不 锈 钢 零 件 在 300 500 有 回 火 脆 性 ,严 禁 采 用 ,而 为了 满 足 设 计 要 求 ,保 证 零 件 强 度 ,很 多 马 氏 体 、 马 氏 体 2铁 素 体 不锈 钢 制 件 在 500 600 之 间 回 火 ,在 此 阶 段 回 火 ,得 到 的 是 索 氏体 组 织 ,淬 火 后 得 到 的 饱 和 碳 形 成 碳 铬 化 合 物 从 晶 格 中 析 出 分 布在 晶 界 上 ,组 织 上 存 在 着 电 位 差 ,形 成 了 数 量

12、 很 多 的 微 弱 原 电 池 ,并 且 在 此 温 度 内 多 次 回 火 ,现 象 更 明 显 ,这 些 致 使 不 锈 钢 的 耐 蚀性 降 低 ,在 钝 化 时 容 易 出 现 变 黑 现 象 。有 时 零 件 全 是 加 工 表 面 ,但 钝 化 时 也 会 变 黑 ,甚 至 还 产 生 晶间 腐 蚀 ,后 来 经 分 析 ,该 材 料 是 1Crl7Ni2 钢 ,淬 火 温 度 是 1 020 。1Crl7Ni2 钢 的 淬 火 温 度 以 980 1 000 比 较 适 宜 。 温 度 超 过1 000 时 ,组 织 中 的 铁 素 体 增 加 及 出 现 残 余 奥 氏 体

13、,因 为 淬 火 加热 温 度 过 高 ,一 方 面 使 奥 氏 体 中 溶 解 大 量 的 碳 及 合 金 元 素 ,稳 定性 增 高 ;另 一 方 面 ,当 高 温 时 析 出 铁 素 体 以 后 ,使 奥 氏 体 中 的 合金 元 素 ,特 别 是 起 稳 定 奥 氏 体 作 用 的 合 金 元 素 相 对 增 多 ,使 马 氏体 转 变 点 降 低 ,因 此 ,残 余 奥 氏 体 数 量 增 多 ,由 于 组 织 中 出 现 大 量的 残 余 奥 氏 体 ,使 零 件 出 现 晶 间 腐 蚀 。2. 2 机 械 加 工 对 不 锈 钢 钝 化 的 影 响在 多 数 情 况 下 ,加 工

14、 粗 糙 不 光 滑 的 表 面 比 磨 光 的 金 属 表 面 易受 腐 蚀 。 所 以 金 属 表 面 擦 伤 、 缝 隙 、 穴 窝 、 粗 糙 表 面 等 部 位 通 常 都是 腐 蚀 源 ,因 为 深 凹 部 分 便 成 为 阳 极 ,表 面 部 分 成 为 阴 极 ,产 生 浓差 电 池 而 引 起 腐 蚀 ,粗 糙 的 表 面 清 洗 困 难 ,易 在 其 表 面 上 滞 留 反应 物 的 残 渣 或 Cl - ,钝 化 液 中 ,钝 态 的 不 锈 钢 零 件 表 面 是 处 在 钝化 膜 的 溶 解 和 生 成 的 动 态 平 衡 状 态 ,当 在 酸 性 介 质 中 含 有

15、 活 性 阴离 子 (Cl - )时 ,平 衡 就 会 受 到 破 坏 ,溶 解 占 优 势 。 其 原 因 是 氯 离 子能 优 先 地 有 选 择 地 吸 附 在 钝 化 膜 上 ,把 氧 原 子 排 挤 掉 ,然 后 和 钝化 膜 中 的 阳 离 子 结 合 成 可 溶 性 氯 化 物 ,结 果 在 新 露 出 的 基 底 金 属的 特 定 点 上 生 成 小 蚀 坑 (孔 径 多 数 在 20 30 m) ,这 些 小 蚀 坑 称为 孔 蚀 核 ,也 是 蚀 孔 生 成 的 活 性 中 心 。 从 理 论 上 讲 ,蚀 核 可 在 钝化 金 属 的 光 滑 表 面 上 任 何 地 点

16、形 成 ,随 机 分 布 。 但 当 钝 化 膜 局 部有 缺 陷 (金 属 表 面 有 伤 痕 、 露 头 位 错 等 ) ,表 层 有 硫 化 物 夹 杂 ,晶 界上 有 碳 化 物 沉 积 时 ,蚀 核 将 在 这 些 特 定 点 上 优 先 形 成 。在 大 多 数 情 况 下 ,蚀 核 将 继 续 长 大 。 当 长 大 到 临 界 尺 寸 时(一 般 孔 径 大 于 30 m) ,金 属 表 面 出 现 宏 观 可 见 的 蚀 孔 ,蚀 孔 出 现的 特 定 点 称 为 孔 蚀 源 。 在 外 加 阳 极 极 化 的 条 件 下 ,介 质 中 只 要 含有 一 定 量 的 氯 离

17、子 便 可 能 使 蚀 核 发 展 为 蚀 孔 。 在 自 然 腐 蚀 的 条件 下 ,含 氯 离 子 的 介 质 中 有 溶 解 氧 或 阳 离 子 氧 化 剂 (如 FeCl3) 时 ,亦 能 促 使 蚀 核 长 大 成 蚀 孔 。 氧 化 剂 能 促 进 阳 极 过 程 ,使 金 属 的 腐蚀 电 位 上 升 至 孔 蚀 临 界 电 位 以 上 。 孔 蚀 内 的 金 属 表 面 处 于 活 态 ,电 位 较 负 ;蚀 孔 的 金 属 表 面 处 于 钝 态 ,电 位 较 正 ,于 是 孔 内 和 孔 外构 成 一 个 活 态 2钝 态 微 腐 蚀 电 池 ,电 池 具 有 大 阴 极

18、和 小 阳 极 的 面积 比 结 构 。 阳 极 电 流 密 度 很 大 ,蚀 孔 加 深 很 快 ,孔 内 主 要 发 生 阳极 溶 解 ,除 反 应 Fe Fe2 + + 2e 外 ,还 有 Cr Cr3 + + 3e ,Ni Ni2 + +2e 等 反 应 的 发 生 。2. 3 钝 化 操 作 及 钝 化 液 对 钝 化 的 影 响在 金 属 表 面 或 部 分 表 面 上 生 成 氧 或 粒 子 的 吸 附 层 至 多 只 有单 分 子 层 厚 ,它 可 以 是 OH- 或 O - ,更 多 的 人 认 为 可 能 是 氧 原 子 。氧 原 子 和 金 属 的 最 外 侧 的 原 子

19、 因 化 学 吸 附 而 结 合 ,并 使 金 属 表 面的 化 学 结 合 力 饱 和 ,从 而 改 变 了 金 属 / 溶 液 界 面 的 结 构 ,大 大 提 高阳 极 反 应 的 活 化 能 ,故 金 属 同 腐 蚀 介 质 的 化 学 反 应 将 显 著 减 少 ,金 属 的 溶 解 速 度 大 幅 度 下 降 ,然 后 在 这 种 氧 层 基 础 上 继 续 生 长 形成 的 氧 化 物 层 进 一 步 阻 滞 了 金 属 的 溶 解 过 程 。 不 锈 钢 上 的 膜 是由 Fe3O4 或 2Fe2O3 组 成 。 这 种 情 况 只 是 在 硝 酸 加 有 重 铬 酸 的 条件

20、 下 钝 化 之 后 才 出 现 。 在 硝 酸 中 钝 化 之 后 没 有 测 定 到 钝 化 膜 是以 独 立 相 的 形 式 存 在 于 不 锈 钢 的 表 面 上 。 显 然 ,这 可 能 是 由 于 它的 厚 度 太 薄 (0. 9 1. 0 nm)的 缘 故 。 在 钝 化 液 中 能 生 成 钝 化 膜 的不 锈 钢 表 面 必 须 是 洁 净 的 。 当 金 属 表 面 含 有 电 位 比 金 属 电 位 更正 的 杂 质 时 ,如 果 杂 质 上 的 氢 过 电 位 比 基 体 金 属 上 的 过 电 位 低 ,则 阴 极 反 应 过 程 将 主 要 在 杂 质 表 面 上

21、进 行 ,杂 质 就 成 为 阴 极 区 ,基 体 金 属 就 成 为 阳 极 区 。 此 时 杂 质 上 的 氢 过 电 位 低 的 杂 质 将 使基 体 金 属 的 腐 蚀 速 度 增 大 。 从 以 上 分 析 可 见 ,不 锈 钢 钝 化 前 表 面洁 净 是 非 常 关 键 的 ,所 以 不 锈 钢 的 酸 洗 操 作 就 显 得 十 分 重 要 ,由于 我 们 的 酸 洗 简 单 ,有 部 分 氧 化 膜 (皮 ) 不 能 除 掉 ,并 且 酸 洗 工 序离 钝 化 工 序 近 ,加 之 零 件 复 杂 、 表 面 粗 糙 、 操 作 不 当 等 原 因 ,易 将Cl - 带 入

22、钝 化 槽 。倘 若 溶 液 中 有 活 性 阴 离 子 (Cl - )存 在 ,就 如 前 面 论 述 的 那 样 ,由 于 它 的 离 子 半 径 小 ,穿 透 力 强 ,对 于 Fe2Cr 合 金 上 的 保 护 膜 来 说可 能 出 现 穿 膜 过 程 并 造 成 孔 蚀 。 另 外 ,由 于 它 的 优 先 吸 附 ,能 把氧 排 挤 掉 ,Cl - 和 氧 或 铬 酸 离 子 竞 争 金 属 表 面 的 吸 附 点 ,甚 至 可 取代 已 吸 附 中 的 “ 钝 化 离 子 ” 。不 锈 钢 钝 化 的 目 的 是 进 一 步 除 去 表 面 氧 化 物 、 机 械 杂 物 ,在零

23、 件 表 面 形 成 一 层 完 整 的 钝 化 膜 ,提 高 不 锈 钢 的 抗 蚀 能 力 。 有 时钝 化 膜 和 氧 化 膜 (皮 ) 存 在 于 一 个 零 件 的 不 同 部 位 也 按 合 格 品 发出 ,这 样 不 锈 钢 的 抗 蚀 能 力 则 大 打 折 扣 ,在 盐 雾 实 验 中 很 难 过 关 。其 实 钝 化 工 序 是 在 不 锈 钢 酸 洗 (或 吹 砂 、 喷 丸 ) 之 后 实 施 的 ,不 锈钢 的 轻 微 锈 迹 、 硫 化 物 或 酸 洗 后 的 黑 色 疏 松 的 残 留 物 都 要 比 零 件本 身 所 呈 的 电 位 负 ,故 在 硝 酸 钝 化

24、 液 中 就 不 会 显 现 钝 态 而 被 溶 解或 腐 蚀 ,所 以 钝 化 前 的 酸 洗 操 作 至 关 重 要 。 钝 化 后 的 中 和 处 理 是不 容 忽 视 的 ,未 经 中 和 的 零 件 ,残 留 的 硝 酸 附 在 零 件 上 造 成 零 件的 腐 蚀 。3 对 策3. 1 对 不 锈 钢 热 处 理 的 改 进若 采 用 盐 炉 淬 火 ,必 须 对 盐 炉 中 的 杂 质 (SO2 -4 ) 加 以 控 制 ,定期 测 定 SO2 -4 的 含 量 ,严 格 按 照 工 艺 规 范 进 行 操 作 ,这 样 就 可 以 避免 硫 化 物 在 不 锈 钢 表 面 产

25、生 。 在 回 火 时 不 锈 钢 的 热 处 理 规 范 改用 真 空 炉 进 行 淬 、 回 火 ,处 理 后 的 零 件 表 面 光 亮 ,但 还 会 有 回 火 的氧 化 色 ,但 比 以 前 处 理 的 零 件 表 面 状 态 好 ,膜 层 薄 ,不 需 采 用 机 械抛 光 或 吹 砂 来 去 除 氧 化 色 ,避 免 了 零 件 的 超 差 或 报 废 ,从 而 提 高了 钝 化 质 量 。 同 时 ,在 淬 火 时 选 用 正 确 的 工 艺 规 范 ,回 火 时 ,若 在500 600 温 度 内 操 作 ,若 硬 度 不 是 零 件 的 主 要 指 标 时 ,应 尽 量避

26、免 多 次 回 火 。3. 2 对 不 锈 钢 零 件 在 机 械 加 工 中 的 要 求由 于 以 前 对 不 锈 钢 钝 化 认 识 不 足 ,对 零 件 的 表 面 粗 糙 度 要 求不 严 ,粗 糙 度 有 6. 3 m 的 表 面 ,甚 至 还 有 非 加 工 表 面 ,这 些 都 能使 钝 化 质 量 受 到 影 响 。 现 在 提 出 进 行 钝 化 的 不 锈 钢 零 件 表 面 粗不 锈 钢 零 件 钝 化 变 黑 成 因 及 对 策67 糙 度 小 于 1. 6 m ,经 过 这 样 的 规 定 后 ,消 除 了 一 个 影 响 钝 化 变 黑的 因 素 。3. 3 对 不

27、 锈 钢 钝 化 工 艺 的 改 进3. 3. 1 新 的 工 艺 流 程化 学 除 油 热 水 洗 流 动 冷 水 洗 预 腐 蚀 流 动 冷 水 洗 酸 洗 流 动 冷 水 洗 除 挂 灰 热 水 洗 流 动 冷 水 洗 钝 化 流动 冷 水 洗 中 和 流 动 冷 水 洗 干 燥 除 氢 。3. 3. 2 主 要 工 序 说 明(1) 化 学 除 油 见 原 工 艺 ,预 腐 蚀 按 原 酸 洗 工 艺 。(2) 酸 洗 马 氏 体 不 锈 钢 酸 洗 采 用 :硝 酸 ( d = 1. 42 g/ cm3 ,工业 级 ) 20 %以 上 (体 积 分 数 ) ;氢 氟 酸 ( d =

28、1. 1 g/ cm3 ,工 业 级 ) 8 % 10 % ;水 余 量 ;温 度 室 温 ;时 间 2 10 min。奥 氏 体 不 锈 钢 酸 洗 采 用 :硫 酸 ( d = 1. 84 g/ cm3 ) 150 180g/ L ;氯 化 钠 10 20 g/ L ;硝 酸 钠 40 50 g/ L ;温 度 60 80 ;时 间5 8 min。(3)除 挂 灰 不 锈 钢 零 件 按 上 述 工 艺 酸 洗 后 ,表 面 一 般 残 留有 一 层 挂 灰 ,除 净 这 层 挂 灰 才 能 使 钝 化 顺 利 进 行 。 除 去 挂 灰 的 方法 有 两 种 : 电 化 学 除 挂 灰

29、将 零 件 置 于 一 般 的 电 解 除 油 槽 中 作 阳 极处 理 ,阳 极 电 流 密 度 为 3 5 A/ dm2 ,时 间 为 5 10 min。 此 法 基 本能 除 掉 挂 灰 ,但 对 于 大 型 、 复 杂 零 件 不 适 用 。 因 为 消 耗 电 能 大 ,内腔 及 深 凹 处 除 不 尽 ,容 易 造 成 电 弧 烧 伤 。 气 / 水 枪 冲 洗 挂 灰 用 压 缩 空 气 (2 5 kg/ cm2)和 自 来 水 混合 的 高 速 水 冲 洗 零 件 。(4)钝 化 奥 氏 体 不 锈 钢 采 用 原 钝 化 配 方 ;马 氏 体 不 锈 钢 采 用 :硝 酸 3

30、00 500 g/ L ;重 铬 酸 钠 20 30g/ L ;温 度 室 温 ;时 间 30 60 min。硝 酸 中 添 加 重 铬 酸 钠 ,使 溶 液 中 有 了 重 铬 酸 的 存 在 ,则CrO2 -4 在 阳 极 上 形 成 了 吸 附 性 的 或 成 相 的 化 合 物 ,故 可 大 大 促 进金 属 的 钝 化 ,提 高 了 马 氏 体 不 锈 钢 的 耐 蚀 性 。(5) 中 和 碳 酸 钠 30 50 g/ L ;温 度 室 温 ;时 间 0. 5 1. 0min。4 结 语在 解 决 不 锈 钢 变 黑 的 问 题 上 ,单 靠 钝 化 工 序 本 身 来 完 成 是

31、不能 达 到 的 ,它 是 一 个 系 统 工 程 ,需 要 正 确 的 热 处 理 规 范 、 精 细 的 机械 加 工 、 合 理 的 钝 化 工 艺 来 共 同 保 证 。 经 过 采 取 措 施 后 ,产 品 质量 符 合 HB5292 要 求 ,钝 化 中 没 再 出 现 变 黑 现 象 。 参 考 文 献 1 魏 宝 明 . 金 属 腐 蚀 理 论 及 应 用 M . 北 京 :化 学 工 业 出 版 社 ,1984. 2 曾 华 梁 ,吴 仲 达 ,陈 均 武 ,等 . 电 镀 工 艺 手 册 M . 北 京 :机 械 工 人 出版 社 ,1997. 3 柳 玉 波 . 表 面

32、处 理 工 艺 大 全 M . 北 京 :中 国 计 量 出 版 社 ,1996. 4 诸 震 鸣 . 谈 谈 不 锈 钢 硝 酸 钝 化 法 J . 电 镀 与 精 饰 ,1997 ,19 (4) :37. 5 李 新 涛 . 不 锈 钢 镀 银 J . 电 镀 与 精 饰 ,1984 (6) :14 16. 6 崔 昆 . 钢 铁 材 料 及 有 色 金 属 材 料 M . 北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,1980.责 任 编 辑 :张 建 设 (上 接 第 50 页 )谷 的 高 度 Y1 , Y2 , Y3 Ym ,算 出 齿 谷 的 平 均 高 度 :珔 X = 1m rmi

33、 = 1Yi ;最后 得 到 硼 化 物 层 的 厚 度 = 12 (珔 X +珔 Y) 。 n 和 m 的 数 值 一 般 都 应大 于 5 ,有 的 取 15 ,即 n = m = 1511 。 在 图 2a 中 ,渗 硼 层 厚 度 为14. 3 m。由 于 渗 硼 处 理 工 艺 和 渗 氮 处 理 工 艺 得 到 的 硬 化 层 组 织 完 全不 同 ,同 时 硼 化 物 的 形 态 与 基 体 及 过 渡 层 很 容 易 区 分 ,并 且 硬 度法 测 量 出 来 硬 度 梯 度 过 于 陡 峭 ,不 大 可 能 象 渗 氮 层 的 测 量 那 样 ,确 定 高 出 基 体 30

34、HV 或 50 HV 处 ,作 为 有 效 硬 化 层 深 度 。 因 而 用齿 峰 和 齿 谷 的 统 计 平 均 值 测 算 出 来 的 渗 硼 层 厚 度 是 行 之 有 效 的测 量 方 法 。4 结 论(1) 渗 硼 试 样 虽 然 与 渗 氮 试 样 相 似 ,都 有 过 渡 层 ,但 渗 硼 试样 的 过 渡 层 的 硬 度 较 低 ,不 能 作 为 渗 层 深 度 的 一 部 分 ,记 入 渗 硼层 厚 度 。(2) 可 采 用 齿 峰 和 齿 谷 的 统 计 算 术 平 均 值 得 到 渗 硼 层 厚 度 ,即 厚 度 = 12 (珔 X +珔 Y) ,其 中 :齿 峰 厚

35、度 珔 X = 1n ni = 1Xi ,齿 谷 厚 度 珔 Y= 1m mi = 1Yi 。 参 考 文 献 1 沈 思 特 ,谭 昌 瑶 ,李 纪 科 . 渗 硼 的 发 展 研 究 J . 四 川 工 业 学 报 ,1995 ,14 (4) :1 6. 2 王 国 佐 ,王 万 智 . 钢 的 化 学 热 处 理 M . 北 京 :中 国 铁 道 出 版 社 ,1980. 284. 3 Tsipas D N ,Triantafyllidis G K,Kiplagat J K,et al. Degradation behavior ofboronized carbon and high a

36、lloy steels in molten aluminum and zinc J .Materials Letters ,1998 ,37 :128 131. 4 胡 赓 祥 ,蔡 . 材 料 科 学 基 础 M . 上 海 :上 海 交 通 大 学 出 版 社 ,2000. 43. 5 彭 文 屹 . 表 面 处 理 对 H13 钢 热 疲 劳 性 能 的 影 响 D . 上 海 大 学 硕 士学 位 论 文 . 上 海 大 学 ,2002 :70 71. 6 GB11354 - 89 , 钢 铁 零 件 渗 氮 层 深 度 测 定 和 金 相 检 验 S . 7 王 国 佐 ,王 万 智

37、 . 钢 的 化 学 热 处 理 M . 北 京 :中 国 铁 道 出 版 社 ,1980. 114 ,284. 8 刘 玉 先 ,丁 洪 太 ,孙 希 泰 . 硼 化 物 及 其 齿 间 组 织 的 电 子 衍 射 相 分 析J . 金 属 热 处 理 学 报 ,1996 ,17 (3) :60 64. 9 钱 苗 根 ,姚 寿 山 ,张 少 宗 . 现 代 表 面 技 术 M . 北 京 :机 械 工 业 出 版社 ,1999. 184.10 蔡 美 良 ,丁 惠 麟 ,孟 沪 龙 . 新 编 工 模 具 钢 金 相 热 处 理 M . 北 京 :机 械工 业 出 版 社 ,1998. 251.11 朱 雅 年 ,魏 馥 铭 ,张 文 魁 . 氮 硼 复 合 渗 层 的 形 成 过 程 分 析 J . 金 属 热处 理 学 报 ,1993 ,14 (4) :28 34.责 任 编 辑 :张 建 设 不 锈 钢 零 件 钝 化 变 黑 成 因 及 对 策68