稀土復(fù)合滲工藝是Rc-O-N-C 4種元素同時滲入模具表面的過程。稀土的滲入在熱力學(xué)上是一個自發(fā)的過程，稀土元素進入工件表層并留存于特定的地方，從而對其他元素滲入的過程速率、表層成分和組織產(chǎn)生相應(yīng)影響，而N、C、O均是能與鋼鐵材料形成化合物的元素，當(dāng)幾種元素同時滲入工件表層時，涉及到多元吸咐和多元擴散的問題，滲層組織和形成過程相當(dāng)復(fù)雜，凡擴散激活能較高、擴散系數(shù)較小的組元與另一擴散系數(shù)較大的組元共同擴散時，則前一組元的擴散將被加快，而后一種組元的擴散卻將減慢，達到共同滲入的目的。
稀土復(fù)合滲的關(guān)鍵在于稀土滲劑及其配制方法符合要求�，F(xiàn)代化學(xué)熱處理必須保證工藝過程及工藝介質(zhì)具備下列特點：很好的結(jié)果重現(xiàn)性；無公害；良好的經(jīng)濟性�；谏鲜隹紤]，在進行Re-O-N-C復(fù)合滲時，采用 作為供氮劑，純 作為供氧劑， 作為供碳劑，而供稀土劑則采用稀土元素La和Ce溶入相應(yīng)有機溶劑中而成。將上述滲劑及稀土有機溶劑通過輸送系統(tǒng)進入設(shè)備主體部份，實現(xiàn)稀土復(fù)合滲表面強化處理。資料表明，在相同的化學(xué)熱處理條件下，稀土元素的添加可使?jié)B速提高20%以上。因此，在制定輪胎模具的稀土復(fù)合滲工藝曲線時，從減少變形及節(jié)能的角度出發(fā)，采用了550°共滲4-6h的新工藝，共滲后繼續(xù)供，降溫至450℃，然后油冷，這種快冷的工藝對滲層硬度、韌性及抗蝕性能均有良好的影響。稀土復(fù)合滲處理后的輪胎模具表面呈有光澤的灰蘭色。
圖3為S45C鋼經(jīng)過稀土復(fù)合滲表面強化處理后的顯微組織，工件由表及里顯示的金相組織依次為：氧化膜--白亮層化合物--擴散層--次擴散層-基體組織。吸咐性氧化膜只有防銹抗蝕性能；白亮層是多種元素化合物的ε相層，結(jié)構(gòu)致密的ε相層具有耐磨、耐蝕、抗咬合等優(yōu)良性能且不呈脆性，稀土元素提高了ε相層的塑性和韌性、抗大氣腐蝕能力和對弱酸的耐蝕性，這對于在酸性氣氛服役條件下的輪胎模具有著重要意義；擴散層主要由γ'＋γ相層組成，γ相是多種元素在γ-Fe中的間隙固溶體，γ'相是有序面心立方點陣的間隙相，具有較高硬度和韌性。這種較高硬度使ε相層有著堅實的基礎(chǔ)；次擴散層主要由γ＋σ相構(gòu)成，σ相是多種元素在σ-Fe中的間隙固溶體，稀土復(fù)合滲后在快冷過程中γ相轉(zhuǎn)變?yōu)橐院獮樯系鸟R氏體，提高了次擴散層的硬度；心部是模具材料預(yù)先熱處理后的原始組織。顯然，由于稀土元素的作用使?jié)B層厚度明顯增加。
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