發(fā)布時(shí)間：2020-06-21 21:30

【摘要】：熱作模具作為工業(yè)模具的重要組成部分,其服役條件十分苛刻,表面的瞬時(shí)溫度可以超過600℃,某些區(qū)域會(huì)達(dá)到700℃;與此同時(shí),熱作模具還需承受循環(huán)加熱和冷卻帶來的熱沖擊應(yīng)力的影響,極易產(chǎn)生失效。因此,利用表面熔覆技術(shù)對熱作模具進(jìn)行表面改性或修復(fù),從而延長熱作模具的使用性能與使用壽命,具有極大的市場應(yīng)用價(jià)值。本文利用等離子熔覆加工方法,在H13鋼基體上制備了以Fe65自熔性合金粉末為基礎(chǔ),適量添加Mo、V、W元素的Fe65改性合金覆層,分別表征并分析了各試樣的成型狀態(tài)、界面結(jié)合狀態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、合金元素分布、物相組成;測定、表征并分析了各試樣的硬度分布情況、高溫回火抗性、高溫耐磨性、高溫抗氧化性等。工藝性能及組織結(jié)構(gòu)研究表明,當(dāng)熔覆電流110AI120A、改性元素加入量20%時(shí),覆層成型狀態(tài)良好、界面結(jié)合牢固、元素過度平滑;與Fe65覆層組織類似,改性覆層含有較多Cr、Mo、W、V元素,基體組織為板條馬氏體,其間分布黑色團(tuán)狀珠光體加少量殘余奧氏體;高溫回火前,改性覆層顯微硬度(600~690HV_(0.1))明顯高于H13鋼(440 HV_(0.1))與Fe65覆層(560HV_(0.1));經(jīng)600℃高溫回火,Fe65覆層由于板條馬氏體的回復(fù)與再結(jié)晶作用使得其硬度明顯下降(降幅約300 HV_(0.1)),改性覆層由于殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變與MC型特殊碳化物的析出作用,使得其硬度下降輕微(約150HV_(0.1)),繼而體現(xiàn)出優(yōu)異的高溫回火抗性。球-盤式摩擦磨損試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),3號(hào)改性覆層的高溫摩擦系數(shù)μ最小(0.25),分別僅相當(dāng)于H13鋼、Fe65覆層的62.5%及50.1%。磨損形貌觀察發(fā)現(xiàn),H13鋼試樣呈現(xiàn)較嚴(yán)重的氧化磨損、粘著磨損與淺層剝落;Fe65覆層呈現(xiàn)一定程度的氧化磨損、磨粒磨損和少量疲勞磨損;3號(hào)改性覆層呈現(xiàn)輕微的氧化磨損和不同程度的磨粒磨損,覆層中固溶體與MC型碳化物的共同強(qiáng)化作用,抑制了基體的片狀剝離、阻止了硬質(zhì)顆粒相的脫落,減輕了磨粒磨損,提高了材料高溫耐磨性;4號(hào)改性覆層由于碳化物出現(xiàn)了聚集和長大現(xiàn)象,加劇了磨粒磨損現(xiàn)象,導(dǎo)致高溫耐磨性略差于3號(hào)改性覆層。H13鋼在600℃下氧化嚴(yán)重,氧化動(dòng)力曲線最高,表面呈黑色且存在氧化皮剝落的現(xiàn)象;Fe65試樣表面氧化物多為Cr_2O_3,表面出現(xiàn)點(diǎn)蝕狀缺陷;3號(hào)改性覆層依舊保持有金屬光澤,表面氧化物推測為Cr_2O_3、SiO_2、Mo_5Si_3,氧化膜連續(xù)、致密,氧化動(dòng)力曲線最低,高溫抗氧化性最好;4號(hào)改性覆層內(nèi)部碳化物出現(xiàn)了聚集和長大現(xiàn)象,成為氧化薄弱區(qū)域,高溫抗氧化性較3號(hào)改性覆層差。綜上所述,3號(hào)改性覆層的高溫綜合性能明顯優(yōu)于Fe65基礎(chǔ)覆層與H13鋼,對熱作模具表面改性研究具有重要的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG174.4
【圖文】：

圖 2-1 XGB4 型行星球磨機(jī)-2 等離子熔覆各粉末化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù) Cr Si B Mo W55 26.55 3.85 3.55 - 42 25.22 3.66 3.37 2 32 24.16 3.50 3.23 2 22 23.10 3.35 3.09 4 07 21.51 3.12 2.88 8

圖 2-2 F8-1 型等離子堆焊機(jī)組織及成分分析組織觀察試板利用線切割機(jī)進(jìn)行切割取樣（10mm×的方向進(jìn)行切割，以便獲得組織完整的橫和觀測，采用鑲嵌機(jī)（XQ-1 型，鑲嵌粉用隨后利用水磨砂紙對試樣依次進(jìn)行磨制（從 試樣進(jìn)行拋光，拋光劑采用 Cr2O3水溶液。溶液進(jìn)行腐蝕（腐蝕時(shí)間約 5s/個(gè)） ，最后機(jī)對試樣進(jìn)行干燥，留待金相組織觀察和電

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