脈沖單電源形成鎢鉬表面冶金高速鋼的研究.pdf

1、表面冶金高速鋼是一種新型的高速鋼。它是利用雙層輝光(以下簡(jiǎn)稱雙輝)等離子滲金屬技術(shù)[1]在低碳低合金鋼表面滲入高速鋼的主要合金元素W、Mo、Cr、V等,經(jīng)滲碳處理,使表面形成的高合金層達(dá)到高速鋼的成分。雙輝等離子滲金屬技術(shù)是表面改性的重要方法之一,可形成各種表面不銹鋼、高鉻耐磨鋼、鎳基合金等,并且滲速快,無污染,能耗低。但是,雙輝等離子滲金屬技術(shù)利用了兩套直流電源分別控制源極和試樣電壓,兩個(gè)電源對(duì)于在真空室內(nèi)的絕緣性能要求、工件和源極獨(dú)

2、立的擺放位置以及雙電源的成本核算均成為在實(shí)際推廣過程中重要影響因素。
　　本文以Q195鋼作為基材,首次采用脈沖單電源進(jìn)行等離子鎢鉬共滲,并系統(tǒng)研究了鎢鉬共滲、滲碳淬火以及回火的工藝、組織、結(jié)構(gòu)和性能;最后進(jìn)行了耐磨性對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:
　　(1)在極限真空度為1~5Pa,工作氣壓為30Pa的條件下,以滲層厚度、合金元素含量和滲層組織作為依據(jù),得出鎢鉬共滲的最佳工藝為:源極與試樣的間距30mm,電壓-1000V,保溫溫度1

3、050℃,保溫時(shí)間6h~8h。
　　(2)滲層組織呈柱狀?；w與滲層之間均有明顯的反應(yīng)擴(kuò)散分界線,滲層是固溶體擴(kuò)散層,為冶金結(jié)合。滲層厚度達(dá)到50μm~70μm。滲層表面[W]當(dāng)量在19％~22%之間,達(dá)到或超過冶金高速鋼的[W]當(dāng)量,合金元素總含量12%~15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),具有較好的成分和結(jié)構(gòu)梯度;
　　(3)滲層的表面物相主要以Fe7(W、Mo)6和Fe3(W、Mo)金屬間化合物的形式存在;
　　(4)對(duì)最佳工藝

4、的滲金屬試樣進(jìn)行900℃、940℃、980℃和1020℃的固體滲碳。表面含碳量隨著滲碳溫度的升高而增加,含碳量范圍為1.42%~1.72%;
　　(5)滲層內(nèi)碳化物顆粒細(xì)小,分布均勻。碳化物尺寸小于1μm。不同滲碳溫度得到的碳化物類型不同,表面物相主要有M6C、M2C、MC。
　　(6)在滲碳淬火溫度為900℃~980℃的范圍內(nèi),滲層的硬度隨著滲碳淬火溫度的提高呈直線上升。900℃滲碳淬火后,表面硬度為HV860,而1020

5、℃時(shí),表面硬度達(dá)到HV980。
　　(7)在回火過程中,表現(xiàn)了與冶金高速鋼類似的回火特征,出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象。
　　(8)淬火溫度影響紅硬性。不同滲碳淬火溫度的試樣和1020℃滲碳淬火不同溫度回火的試樣紅硬性實(shí)驗(yàn)表明,淬火溫度越高,紅硬性越好。900℃淬火溫度下的試樣經(jīng)600℃×4h回火硬度仍有 HV720,1020℃的回火硬度高達(dá)HV920。這是因?yàn)槿苋氲奶蓟飻?shù)量多,基體合金元素含量高,回火時(shí)析出的碳化物就多,二次硬化效果