碳钢表面粉末包埋法渗铝的实验研究

摘要

目的解决粉末包埋渗铝过程中渗剂粘结导致渗铝层表面质量差的问题,在无惰性气体保护气氛中,在Q235钢表面制备出耐高温氧化、耐高温硫化和耐腐蚀的渗铝层。方法采用粉末包埋渗铝法,通过改变渗剂中填充剂的成分,解决渗剂粘结导致表面质量变差的问题,研究渗铝温度、保温时间对渗层试样表面质量及渗铝层厚度的影响,确定最佳渗铝条件。使用电子显微镜观察渗铝层表面质量并测定渗铝层厚度,采用能谱仪分析渗铝层主要元素分布,采用X射线衍射仪分析渗铝层物相组成,采用显微硬度计检测渗铝层硬度变化。结果采用成分为15%铝粉+5%氯化铵+75%氧化铝+5%石墨粉的渗剂,在无惰性气体保护下900℃保温4h,获得渗铝层厚度约为370μm的渗铝试样。渗铝层由外向内依次为铝化物层、过渡层和基体,铝化物层主要含有Al、Fe两种元素,原子百分比保持在7:3左右,主要物相为Fe2Al5,硬度达到896HV0.1,远高于基体硬度。结论渗剂中添加适量的石墨粉能够改善渗铝层表面质量,增加渗层厚度,过多的石墨粉反而不利于表面质量改善和渗铝层厚度的增长。渗铝层厚度随渗铝温度的升高先增大后减小,与保温时间呈抛物线关系。