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钢铁材料经渗硼处理后可显著提高耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性,降低渗硼温度,改善渗硼层组织一直是表面工程研究领域努力的方向。本文针对表面机械研磨处理(Surface mechanial attrition treatment,简称SMA)后的低碳钢,运用辉光膏剂离子渗硼技术,研究了600℃、650℃和700℃下,不同保温时间下的渗硼后的组织和性能。借助金相显微技术、扫描电镜SEM和X射线衍射分析技术(XRD)对渗硼层的组织形态进行了分析;用显微硬度计对渗硼层的显微硬度和渗硼层的深度进行了测量;并探讨了不同渗硼工艺条件下的低碳钢的耐磨性能,获得主要结论如下:不同工艺下表面渗硼层都是具有锯齿状或是针状的组织结构,但是经过表面机械研磨处理后的表面渗硼层中以棕黄色的Fe2B为主,渗硼层致密,疏松孔洞少,而表面未机械研磨处理的表面渗硼层则是以深褐色的FeB组织为主,表面渗硼层则略显疏松。这说明表面机械研磨处理有助于改善渗硼层的组织形态,提高渗硼的质量。X射线衍射对表层相组成分析表明:表面机械研磨处理面和表面未机械研磨处理面的渗硼层的组织均为FeB、Fe2B双相组织,但是表面未机械研磨处理后渗硼层的化合物除了Fe2B相以外,出现的FeB相比表面机械研磨处理面相对要多一些。显微硬度测试表明:渗硼后从表面到心部,硬度有明显的下降变化趋势,表面机械研磨处理后的渗硼层的显微硬度高于表面未机械研磨处理试样,且硬度梯度下降的较缓慢,观察显微硬度压痕四边完整,说明表面机械研磨处理使渗层的脆性明显得到改善。摩擦磨损实验结果表明:表面机械研磨处理试样的耐磨性明显高于表面未机械研磨处理试样;而等离子辉光膏剂渗硼试样的耐磨性优于箱式电阻炉渗硼试样;借助扫描电镜(SEM)观察磨痕形态,表面机械研磨处理等离子辉光放电渗硼层的磨痕要细小、浅,很少量的犁沟,箱式电阻炉试样渗硼层的磨痕明显要更粗、更深,并且出现较多的犁沟。基于以上试验表明,通过表面机械研磨处理和等离子辉光放电渗硼相结合后的渗硼工艺,渗硼层的组织和显微硬度都得到了改善,其耐磨性更为优良。