幾種熱作模具材料表面TD滲鉻的工藝研究.pdf

1、熱作模具鋼在工作條件下承受較高的溫度,很大的沖擊力,表面易發(fā)生氧化,同時還經(jīng)受反復加熱與冷卻,容易產(chǎn)生冷熱疲勞裂紋,降低模具的使用壽命,因此對熱作模具鋼有必要進行表面處理。TD鹽浴滲鉻作為現(xiàn)代表面改性技術的一種,自從日本豐田研究中心提出以來就受到了人們的廣泛關注,在國外已經(jīng)成為了一項比較成熟的模具表面處理技術。該工藝所形成的碳化鉻覆層與基體結合力強于PVD、CVD等工藝方法獲得的結合力,而且在500℃以上時的抗高溫氧化能力強,覆層硬度符

2、合熱作模具要求,且覆層熱膨脹系數(shù)小,有利于減少冷熱疲勞裂紋。但是,在熱作模具材料中合金元素種類較多,且在已有的有關。TD處理的文獻中,尚未見專門研究熱作模具鋼TD處理的資料。因此,針對典型的熱作模具鋼進行TD處理工藝的研究,對提高熱作模具鋼各項表面性能,延長模具使用壽命具有重要的意義。
　　 本文對熱作模具材料TD鹽浴滲鉻處理工藝進行了初步研究。首先,通過全排列試驗對鋼種和處理溫度,處理時間因素的影響進行分析,得到各因素對覆層形

3、成的影響規(guī)律,確定較優(yōu)工藝;其次,運用X射線衍射分析技術(XRD)、掃描電鏡、能譜分析等現(xiàn)代測試手段對覆層形貌組織、物相結構進行系統(tǒng)的觀測分析;最后,對覆層的硬度、抗高溫氧化性、耐蝕性等性能進行一系列的測試分析。通過以上分析研究,得到以下結論:1.在全排列試驗中,主要以覆層厚度為考察指標,分析鋼種、處理溫度與處理時間對覆層厚度的影響。其中,合金元素對鋼材奧氏體化溫度影響較大,從而影響鹽浴處理溫度與覆層厚度;碳含量對覆層厚度的影響不明顯;

4、處理溫度應與鋼材淬火溫度基本一致;處理時間影響不大。最終選擇3Cr2W8V處理工藝1000℃×6h或1050℃×4h、5CrNiMo處理工藝910℃×4h、W6Mo5Cr4V2處理工藝1050℃×6h為合理工藝。
　　 2.覆層的物相主要由Cr7C3相和較多的(Cr,Fe)7C3相組成,覆層厚度均勻,致密性和連續(xù)性良好,與基體形成冶金結合。Cr7C3為復雜結構碳化物,形成原因為rc/ru＞0.59,由于C原子尺寸相對于密排點陣空

5、隙位置的尺寸較大,故金屬原子的點陣必須在密排六方的基礎上適當變化,因而形成了復雜的點陣結構。
　　 3.經(jīng)過鹽浴滲鉻處理的試樣,覆層表面的顯微硬度可達1200～1600 HV0.05,且硬度值不隨后期熱處理而發(fā)生改變。對橫截面梯度顯微硬度的測試表明,覆層內(nèi)硬度平緩下降,而與基體之間的過渡區(qū)域的硬度出現(xiàn)陡降現(xiàn)象,同時根據(jù)硬度梯度推測在覆層與基體之間未出現(xiàn)貧碳區(qū)。
　　 4.滲鉻覆層具有良好的抗高溫氧化性能,在700℃下,與