DC53冷作模具短時滲硼復合強韌化研究.pdf

1、本文以DC53鋼為研究對象，提出一種基于短時滲硼配合碳化物微細化熱處理的復合強韌化工藝，以解決高碳高合金鋼滲硼層脆性大、與基體結合不牢的問題，使得DC53模具鋼在獲得高硬度的同時具有高韌性。
　　對比研究了DC53三種碳化物微細化熱處理工藝，通過設計單因素實驗確定短時滲硼的工藝參數(shù)。最終提出一種固溶雙淬火結合短時滲硼的復合強韌化工藝:1200℃高溫固溶+720℃回火+920℃滲硼1h+920℃淬火+180℃回火。
　　分別對

2、經(jīng)過1h短時滲硼的復合強韌化處理、5h長時滲硼的復合強韌化處理以及實際工業(yè)生產(chǎn)中采用的真空淬火回火處理的試樣進行往復式摩擦磨損試驗，對比研究討論了短時滲硼的可行性以及所具有的優(yōu)勢。
　　滲硼時間為1h，溫度由880℃增加到950℃時，滲層厚度920℃以前隨溫度升高增長很快，在920℃以后隨溫度升高增長緩慢。并且溫度過高，滲層變得不致密。滲硼溫度為920℃，滲硼時間由45min增加到1h30min，滲層厚度隨時間變化呈拋物線增長，在

3、1h附近到達拋物線的拐點。在1h以前，滲層隨保溫時間增長快速增厚，在1h之后，滲層厚度隨保溫時間的延長增加緩慢。隨著滲硼時間的增加，碳化物逐漸聚集成大顆粒，當滲硼保溫時間達到1h時，碳化物發(fā)生定向分布并出現(xiàn)一定的帶狀組織，隨保溫時間的增加，碳化物帶狀組織迅速長大，當保溫時間超過1h15min碳化物帶狀組織生長停滯。
　　對比經(jīng)1h短時滲硼復合強韌化處理、5h長時滲硼復合強韌化處理所得滲層的硬度梯度時發(fā)現(xiàn)，兩者所得滲層由表面及內(nèi)部硬

4、度呈遞減趨勢。長時滲硼所得滲層前沿過渡區(qū)中出現(xiàn)了由Si的富集引起的軟點而短時滲硼的滲層前沿沒有發(fā)現(xiàn)軟點。
　　對三種不同工藝的試樣進行摩擦磨損試驗，結果表明:三者的磨損機制均以磨粒磨損為主，經(jīng)過滲硼處理的試樣磨損量均小于未經(jīng)滲硼只采用真空淬火回火的試樣。經(jīng)短時滲硼的單相Fe2B滲層在磨損中期30～70min，磨損量略小于長時滲硼的雙相FeB和Fe2B滲層。通過SEM對磨損30min的磨損表面進行形貌觀察發(fā)現(xiàn)，短時滲硼與長時滲硼的滲

5、硼表面均出現(xiàn)裂紋，放大到2000倍時可以看到在長時滲硼所得雙相滲層表面出現(xiàn)清晰的網(wǎng)狀裂紋，其中有些區(qū)域甚至被壓碎并開始發(fā)生剝落。雙相滲層的開裂程度遠大于短時滲硼所得的單相滲層。因而短時滲硼所得的單相滲層顯示出更優(yōu)越的耐磨性，也驗證了這種基于短時滲硼的復合強韌化工藝在實際生產(chǎn)中是可行的。對于高碳高合金鋼采用短時的滲硼可能比長時滲硼耐磨性能更好，除此之外采用短時滲硼還有具有消耗的能源更少、材料心部組織更好的優(yōu)點，可以作為高碳高合金鋼化學熱處