·1112· 工程科学学报，第40卷，第9期 2 1-FeB b 1-FeB 1500 2-Fe,B 2-Fe,B 1000 500 500 20 30 40 50 60 70 90 n 60 20) (c) 1-FeB 2-Fe,B 1O) 500 20 30 40 60 70 8090 20 图5GCl5钢在不同温度下保温处理8h后表面X射线衍射分析.(a)1123K:(b)1173K:(c)1323K Fig.5 X-tay diffraction patterns of borided GCrl5 steel at different temperatures for 8 h:(a)1123 K:(b)1173 K:(c)1323 K 350 2000m 2h ·-1123K 1950 300 4h ·-I173K 16h 1900 +1223K h -1323K 1850h 200 1800 1750 1700 1650 1600 1123 1223 15506 1173 1323 234567 89 渗硼处理温度K 姿硼处理时间小 图6不同处理温度与时间条件下渗层厚度变化情况 图7不同处理温度与时间条件下渗层表面硬度变化情况 Fig.6 Variation of thickness of boride layers with different treatment Fig.7 Variation of surface hardness of boride layers with different temperatures and time treatment temperatures and time 度过渡，该过渡区的存在有利于增大渗层与基体间 表2生长速率常数(D)与扩散激活能(Q)随渗硼温度的变化 的结合力 Table 2 Growth rate constant (D)and activation energy (Q)as a func- tion of boriding temperature 2.3生长动力学 图9所示为1123、1173、1223和1323K温度条 生长常数，D110-9 扩散激活能/ 件下制备的渗层厚度的平方与处理时间的关系曲 1123K 1173K 1223K 1323K (kJ-mol-1) 线，由图9可知，渗层厚度的平方与渗硼时间呈线性 1.74165 3.91906 8.02826 37.023 188.595 关系.通过对1123、1173、1223和1323K温度条件 下不同处理时间的数据进行线性回归拟合，可以得 1/T进行线性回归拟合，其结果如图10所示，通过 到不同温度条件下渗层生长速率常数D,如表2 拟合方程中斜率参数即可得到扩散激活能Q,可知 所示 GCr15轴承钢表面渗硼激活能Q为188.595kJ· 对式(2)两边取对数，可以得到式(3)，由式(3) mol-1,渗硼生长速率常数与温度的关系，如式(4) 可知lnD与1/T呈线性关系，将表2中1123、1173、 所示. 1223和1323K温度条件下的生长速率参数lnD与 nD=nD。-(Q/RT) (3)工程科学学报，第 40 卷，第 9 期 图 5 GCr15 钢在不同温度下保温处理 8 h 后表面 X 射线衍射分析． ( a) 1123 K; ( b) 1173 K; ( c) 1323 K Fig． 5 X-ray diffraction patterns of borided GCr15 steel at different temperatures for 8 h: ( a) 1123 K; ( b) 1173 K; ( c) 1323 K 图 6 不同处理温度与时间条件下渗层厚度变化情况 Fig． 6 Variation of thickness of boride layers with different treatment temperatures and time 度过渡，该过渡区的存在有利于增大渗层与基体间 的结合力． 2. 3 生长动力学 图 9 所示为 1123、1173、1223 和 1323 K 温度条 件下制备的渗层厚度的平方与处理时间的关系曲 线，由图 9 可知，渗层厚度的平方与渗硼时间呈线性 关系． 通过对 1123、1173、1223 和 1323 K 温度条件 下不同处理时间的数据进行线性回归拟合，可以得 到不同温度条件下渗层生长速率常数 D，如表 2 所示． 对式( 2) 两边取对数，可以得到式( 3) ，由式( 3) 可知 lnD 与 1 /T 呈线性关系，将表 2 中 1123、1173、 1223 和 1323 K 温度条件下的生长速率参数 lnD 与 图 7 不同处理温度与时间条件下渗层表面硬度变化情况 Fig． 7 Variation of surface hardness of boride layers with different treatment temperatures and time 表 2 生长速率常数( D) 与扩散激活能( Q) 随渗硼温度的变化 Table 2 Growth rate constant ( D) and activation energy ( Q) as a func￾tion of boriding temperature 生长常数，D/10 － 9 1123 K 1173 K 1223 K 1323 K 扩散激活能/ ( kJ·mol － 1 ) 1. 74165 3. 91906 8. 02826 37. 023 188. 595 1 /T 进行线性回归拟合，其结果如图 10 所示，通过 拟合方程中斜率参数即可得到扩散激活能 Q，可知 GCr15 轴承 钢 表 面 渗 硼 激 活 能 Q 为 188. 595 kJ· mol － 1，渗硼生长速率常数与温度的关系，如式( 4) 所示． ln D = ln D0 － ( Q /ＲT) ( 3) · 2111 ·