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2 实验方法
2.1 实验材料与设备
2.1.1渗硼试样材料
本课题所用材料为45钢，试样尺寸为φ16mm×9mm，其化学成分及质量分数（wt％）如表2.1所示。
表2.1 45钢的化学成分和质量分数（wt %）
化学成分 C Si Mn Cr Ni Cu
wt % 0.42~0.50 0.17~0.37 0.50~0.80 ≤0.25 ≤0.30 ≤0.25
2.1.2 侵蚀试剂
（1）4%的硝酸酒精：区分基体与渗层；
（2）“三钾”试剂：区分渗层中的FeB相和Fe2B相，表2.2是“三钾”试剂的组成，侵蚀温度和时间：10℃~30℃，5min~10min或60℃~70℃，1~5min。
表2.2 三钾试剂配方
亚铁氰化钾
[K4Fe（CN）8•3H2O] 铁氰化钾
[K4Fe（CN）6] 氢氧化钾
（KOH） 水
（H2O)
1g 10g 30g 100ml
2.1.3 渗硼剂材料组成
表2.3 渗剂材料组成
供硼剂 活化剂 填充剂 还原剂
碳化硼
（B4C） 氟硼酸钾
（KBF4） 碳化硅
（SiC） 活性炭
2.1.4 试验设备
渗硼在箱式电阻炉进行，渗硼样品经镶嵌，磨制成金相样品，采用OLYMPUS公司生产的GX41光学显微镜观察金相组织，用HVS-1000Z型自动转塔数显显微硬度计测定渗层的硬度和厚度。
2.2 实验方案
2.2.1 45钢的渗硼
（1）试样预处理：先给试样除锈，再将试样表面依次用280#、320#、400#、600#的砂纸磨平，以防表面太粗糙而影响渗硼过程。
（2）制备渗硼膏剂：将碳化硅，碳化硼，氟硼酸钾等按一定比例混合，然后加入粘结剂混合均匀，调成膏状。
（3）涂敷渗硼膏剂：取一块薄的铁皮，先在铁皮上涂敷一层渗硼膏剂，将处理好的试样放在上面，然后用渗硼膏剂将试样包裹起来，要保证试样表面涂敷的渗硼膏剂厚度有5mm~8mm；将涂敷好渗硼膏剂的试样放入烘干箱，在100℃左右烘干lh~2h。
（4）涂覆自保护膏剂：在已经干燥好的渗硼膏剂层外表面均匀涂覆一层3mm~4rnm厚的自保护膏剂，将涂敷好自保护膏剂的试样放入烘干箱经过50℃~70℃烘干lh～2h后再转入150℃烘干2h，如果涂覆后直接在150℃下一次性烘干，会造成保护层鼓泡或破裂。
（5）正交试验：将正交设计中所选取的9个试验点的试样在910℃下保温5h进行渗硼。
（6）不同温度渗硼：以正交试验中最优的渗硼配方配制渗硼膏剂，然后将干燥好的试样分别在850℃，880℃及910℃下保温5h进行渗硼，渗硼工艺曲线见图2.1。
（7）不同时间渗硼：以正交试验中最优的渗硼配方配制渗硼膏剂，然后将干燥好的试样在910℃下分别保温3h、4h、5h、6h进行渗硼，渗硼工艺曲线见图2.2。
图2.2 不同时间渗硼工艺曲线
2.2.2 工艺参数的正交设计
对于单因素或两因素试验，因其因素少，试验的设计、实施与分析都比较简单。但在实际工作中，常常需要同时考虑3个或3个以上的试验因素，若进行全面试验，则试验的规模非常大，往往因试验条件的限制而难于实施。正交试验设计是利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法，安排多因素试验、寻求最优水平组合的一种高效率试验设计方法。正交试验设计是一种高效、省时、节约样本含量的试验方法，最优条件选择常采用看一看、算一算的直接法，但它只能在设计的因素水平点上给出最优条件，存在精度低的问题[19,20]。