真空粉末燒結(jié)法在模具鋼表面制備的硬質(zhì)覆層的組織和性能.pdf

1、采用真空粉末燒結(jié)的方法，在鋼鐵材料表面制備硬質(zhì)覆層是近年來發(fā)展的一項(xiàng)表面處理和材料復(fù)合新技術(shù)。這種方法是將混合后的粉末，涂敷在鋼鐵材料的表面，經(jīng)過真空燒結(jié)后獲得硬質(zhì)覆層。它的顯著優(yōu)點(diǎn)是制備的覆層厚度較大，結(jié)合強(qiáng)度高，生產(chǎn)成本低。 本文研究了在45鋼、H13鋼和W18Cr4V鋼表面制備的三元硼化物(Mo<,2>FeB<,2>)基金屬陶瓷和硬質(zhì)合金覆層的組織和性能。用掃描電鏡、能譜儀、電子探針、X射線衍射儀和硬度計(jì)分析了不同燒結(jié)溫度

2、對(duì)覆層微觀組織和界面結(jié)構(gòu)的影響，研究了覆層的形成機(jī)制。用特定的拉伸試驗(yàn)方法，精確地測(cè)量了覆層和鋼基體間的結(jié)合強(qiáng)度。根據(jù)覆層硬度(HRA)的測(cè)定和試樣斷面上顯微硬度(HV)的分布，分析了覆層的強(qiáng)韌性特點(diǎn)。比較了覆層試樣和H13鋼、W18Cr4V鋼的耐磨性，并分析覆層的耐磨機(jī)理。測(cè)定了H13鋼表面覆層試樣300℃、500℃和700℃時(shí)的高溫顯微硬度(HV)，比較覆層試樣和無覆層試樣之間熱強(qiáng)性的差別。用Uddehole法對(duì)H13鋼表面覆層試樣

3、進(jìn)行熱疲勞試驗(yàn)，分析覆層試樣和無覆層試樣表面熱疲勞裂紋形態(tài)、截面上熱疲勞裂紋分布及熱循環(huán)前后表面硬度(HV)的變化，探討覆層的熱疲勞機(jī)理。從上述試驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論： 三元硼化物基金屬陶瓷覆層適宜的燒結(jié)溫度范圍是1220℃～1240℃，組織為Mo<,2>FeB<,2>+α—Fe；硬質(zhì)合金覆層適宜的燒結(jié)溫度范圍是1280℃～1300℃，組織為WC+α—Fe；覆層和鋼基體間產(chǎn)生冶金結(jié)合和擴(kuò)散結(jié)合界面，結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到400MPa以上。

4、 覆層的HRA值和HV值分別超過80及1000。斷面上微觀硬度分布在界面兩側(cè)變化平緩。覆層的耐磨性高于H13鋼、W18Cr4V鋼，其磨損的機(jī)理是微觀切削和塑性變形機(jī)理所產(chǎn)生的綜合磨損。 H13鋼表面三元硼化物基金屬陶瓷覆層在700℃時(shí)，HV值保持1000左右，具有很高的熱強(qiáng)性。H13鋼表面三元硼化物基金屬陶瓷覆層的熱疲勞抗力大于H13鋼，而H13鋼表面硬質(zhì)合金覆層的熱疲勞抗力小于H13鋼。前者基于馬氏體基體上分布著大量的細(xì)