鎂合金壓鑄模用鋼H13表面RE-B-N-C共滲強(qiáng)化研究.pdf

1、H13(4Cr5MoSiV1)鋼是一種新型熱作模具用鋼，由于其優(yōu)良的淬透性、淬硬性和良好的室溫、高溫性能而廣泛應(yīng)用于要求強(qiáng)韌性、熱疲勞性和工作溫度較高的壓鑄模具，其使用壽命遠(yuǎn)高于第一代壓鑄模具鋼(如3Cr2W8V)。由于鎂合金壓鑄模具服役條件惡劣，經(jīng)常規(guī)熱處理的H13鋼壓鑄模，常出現(xiàn)疲勞龜裂、嚴(yán)重腐蝕和粘模等形式的失效。隨著鎂合金的工業(yè)化應(yīng)用，H13鋼鎂合金壓鑄模具的熱處理工藝及表面處理工藝的及待改進(jìn)。 本論文從提高鎂合金壓鑄模

2、具的耐磨性、抗高溫氧化性及熱疲勞性角度出發(fā)，采用固體RE-B-N-C多元共滲與淬火+回火熱處理交叉進(jìn)行的技術(shù)路線，對H13鋼試樣進(jìn)行了表面強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)采用木炭與活性炭混合物、尿素和硼砂作為滲劑，碳酸鈉、氯化銨、氟化鈉、鋁粉、氯化鈉和碳酸稀土作為催滲劑。利用NIKO金相顯微鏡對共滲化合物層進(jìn)行了檢測，使用M-400-H1型顯微硬度計檢測了滲層硬度，在M200型磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上對滲層進(jìn)行了磨損實(shí)驗(yàn)，在電阻箱式爐中進(jìn)行了高溫抗氧化性實(shí)驗(yàn)。最

3、后，論文還利用電阻箱式爐，對淬火回火試樣、B-N-C共滲試樣、RE-B-N-C共滲試樣、真空離子鍍CrN膜、真空離子鍍CrN/AlN膜和真空離子氮碳共滲試樣進(jìn)行了熱疲勞性能對比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：論文提出的工藝930℃×4h(固體RE-B-N-C共滲)→1020℃×20min(淬火)→600℃×30rain(回火)→550℃×4h(RE-NC共滲兩次)→180℃×4h(時效處理)是一種可行有效的H13鋼表面強(qiáng)化處理工藝。在滲劑中加入10％的

4、碳酸稀土化合物后，試樣表面形成的化合物層厚度達(dá)到95～105μm，硬度達(dá)到HV1210，且未發(fā)現(xiàn)軟帶區(qū)。表面磨損率降低到0.028mg/min。 熱疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在室溫←→700℃條件下進(jìn)行熱疲勞實(shí)驗(yàn)，RE-B-N-C試樣2000次循環(huán)后，表面裂紋變化較小，沒有出現(xiàn)主裂紋和剝落，B-N-C試樣1500次循環(huán)后，表面出現(xiàn)放射性裂紋，循環(huán)2000次后在放射性裂紋中心出現(xiàn)剝落，而真空離子鍍膜和真空離子氮碳共滲的試樣在300至500