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40Cr钢是一种常见的齿轮钢,其机械加工性能较好,为突破传统齿轮表面强化方式,采用具有操作简单、成本低、强化效果显著等特点的TD盐浴渗钒技术,通过高温扩散作用于试样表面形成稳定性良好和耐磨性优异的钒碳化物渗层以延长齿轮使用寿命极具重要研究价值。但TD盐浴渗钒技术在基体选材上有含碳量要求,以及技术方面需解决减小变形等问题。40Cr钢含碳量高于0.35%,淬透性良好,配合淬火缓冷操作即可有效解决,在研究齿轮钢表面强化的基体材料上选择40Cr钢能够达到技术要求。本实验在设定合理工艺参数上,选择无水硼砂（Na2B4O7）作为基盐,充分利用硼砂在高温熔融态与基体表面氧化物反应生成物能清洁表面以及形成渗层厚度较大的特点,配合流动性较好的活化剂NaF以及能大量减少粘稠物生成量的还原剂B4C以进一步改善盐浴流动性,添加供钒剂V2O5,按照盐浴配方77%Na2B4O7+4%B4C+9%NaF+10%V2O5（wt.%）,分别选取900℃、950℃、1000℃和1050℃盐浴渗钒4h、6h和8h制备渗钒层,研究的主要内容及成果如下:（1）在采取设定的合理工艺参数下制得一定厚度渗钒层。利用金相显微镜观察结果发现,不同工艺参数渗层连续性和致密性各不同,900℃和1050℃渗层连续性和致密性很差,晶粒为等轴晶,950℃和1000℃渗层连续性和致密性相对有所改善,晶粒为柱状晶。（2）利用X射线衍射（XRD）检测与分析渗层物相。结果发现,不同工艺参数渗层VC晶粒生长具有择优取向。900℃渗层VC晶粒生长具有2个择优取向;950℃和1000℃渗层存在不同晶面指数VC相相互转化;1050℃渗层可能脱落导致VC相较少。（3）利用扫描电子显微镜（SEM）观察渗层截面显微组织形貌并分析其形成过程及能谱仪检测和分析渗层截面成分组成。结果发现,不同工艺参数渗层少数存在过渡区,950℃和1000℃表面可能脱碳导致渗层迁移,表层C元素含量较少;1050℃渗层表面可能存在脱落现象。（4）分析探讨渗层形成机理、生长规律及晶粒生长机制,分别研究不同渗钒温度和处理时间影响渗层厚度的规律。结果发现,渗层生长速度随温度升高而增大,但1050℃渗层可能脱落,厚度反而降低。渗层厚度与处理时间的生长动力学曲线近似满足X0.544=0.375t;碳化钒晶粒生长方向速度决定晶粒生长形态,900℃渗层Vl≈Vh,形成等轴晶;950℃和1000℃渗层Vl<Vh,形成柱状晶;1050℃渗层Vl>Vh,形成晶粒方向与基体表面平行。（5）利用显微硬度计对渗层显微硬度进行测定与分析。结果发现,渗钒层促使基体硬度大幅提高,渗层硬度随渗层厚度增加而增大。但1050℃渗层晶粒粗大,硬度降低,渗层可能脱落导致硬度提高幅度下降。（6）对渗层进行摩擦磨损实验,测试渗层耐磨性并分析其磨损机理。结果发现,不同工艺参数渗层磨损质量较少。950℃渗层具有良好减摩性,磨损质量相对较少,耐磨性更佳。900℃渗层为粘着磨损机制;950℃渗层擦伤磨损机制较普遍;其他工艺参数渗层大多为粘着磨损伴随疲劳磨损机制。（7）对渗层进行3.5%NaCl溶液的耐腐蚀性检测,对比分析不同参数下渗层的耐腐蚀性能。研究发现,表面完整性影响渗层耐腐蚀性能。渗层致密性和连续性较差时,耐腐蚀性相应较差。渗层表面脱碳不减弱耐腐蚀性,但渗层表面存在孔洞和裂纹时,严重降低耐腐蚀性。