【摘要】：對M42高速鋼刀具進行脈沖磁化處理,考察脈沖磁場對組織和性能的影響,分析了脈沖磁場改變微觀組織以及力學(xué)性能作用機理.運用TEM和激光共聚焦顯微鏡分析了脈沖磁場沖擊前后高速鋼位錯組態(tài)、碳化物分布以及微觀組織的變化.研究表明,高速鋼經(jīng)脈沖磁化處理后,發(fā)生晶格畸變,基體內(nèi)析出大量彌散碳化物,微觀組織變細密,晶粒細化.微觀組織的變化導(dǎo)致力學(xué)性能發(fā)生變化,材料Rockwell硬度與顯微硬度均顯著提高,Rockwell硬度最大可以增加2.9 HRC.基于位錯理論分析了脈沖磁場作用下高速鋼的強化機制,磁場作用于位錯的力足以克服位錯線張力引起的阻力和晶格點陣引起的阻力,從而使位錯能以O(shè)rowan機制產(chǎn)生增殖、滑移,致使位錯密度增加.
【圖文】：

第3期單向方波、頻率較低時可產(chǎn)生穩(wěn)定、連續(xù)、磁場強度較高的脈沖磁場,實驗所使用的脈沖磁化處理參數(shù)為:電流選取波形為單向方波、頻率為10Hz的脈沖電流,動、靜鐵芯氣隙間距固定為3mm,處理時間為2min,磁場強度取值范圍為20~1500mT.使用TecnaiG2F20場發(fā)射透射電鏡(TEM)觀察磁化處理前后材料位錯組態(tài)變化,并使用高分辨透射電鏡(HRTEM)觀察其原子結(jié)構(gòu).經(jīng)過預(yù)磨、拋光處理后的試樣通過2種腐蝕劑配合完成金相腐蝕,首先使用4%硝酸酒精溶液(體積分數(shù))腐蝕出馬氏體相及碳化物,然后使用苦味酸混合液(5~8g苦味酸+8~12mL洗潔精+100mL水)腐蝕出晶界,然后用吹風(fēng)機吹干,最后使用KEYENCEVK-X100激光共聚焦顯微鏡觀察材料碳化物分布、形貌、金相組織等微觀結(jié)構(gòu).實驗中脈沖磁化處理參數(shù)為脈沖頻率10Hz,處理時間2min,磁場強度1500mT.使用HR-150A型Rockwell硬度計測量不同磁場強度脈沖磁場處理前后試樣Rockwell硬度,每組處理參數(shù)取3個試樣,每個試樣磁化處理前后各測量5次,結(jié)果取平均值.使用FM-300顯微硬度計測量磁化處理前后試樣顯微硬度,負載0.98N,保持時間為15s.2結(jié)果與討論2.1脈沖磁場沖擊對位錯組態(tài)的影響圖2所示為M42高速鋼經(jīng)脈沖磁場沖擊前后位錯組態(tài)的TEM像.可以看出,與未處理試樣相比,脈沖磁場沖擊后的試樣中位錯數(shù)量明顯增加,且出現(xiàn)圖1脈沖磁化處理系統(tǒng)示意圖Fig.1Schematicdiagramofpulsedmagnetictreatmentsystem圖2脈沖磁化處理前后M42高速鋼位錯組態(tài)的TEM像Fig.2TEMimagesofM42highspeedsteelbefore(a)andafter(b)pulsedmagnetictreatment馬利平等:脈沖磁化處理對M42高速鋼刀具組織和力學(xué)性能的影響309

第3期單向方波、頻率較低時可產(chǎn)生穩(wěn)定、連續(xù)、磁場強度較高的脈沖磁場,實驗所使用的脈沖磁化處理參數(shù)為:電流選取波形為單向方波、頻率為10Hz的脈沖電流,動、靜鐵芯氣隙間距固定為3mm,處理時間為2min,磁場強度取值范圍為20~1500mT.使用TecnaiG2F20場發(fā)射透射電鏡(TEM)觀察磁化處理前后材料位錯組態(tài)變化,并使用高分辨透射電鏡(HRTEM)觀察其原子結(jié)構(gòu).經(jīng)過預(yù)磨、拋光處理后的試樣通過2種腐蝕劑配合完成金相腐蝕,首先使用4%硝酸酒精溶液(體積分數(shù))腐蝕出馬氏體相及碳化物,然后使用苦味酸混合液(5~8g苦味酸+8~12mL洗潔精+100mL水)腐蝕出晶界,然后用吹風(fēng)機吹干,最后使用KEYENCEVK-X100激光共聚焦顯微鏡觀察材料碳化物分布、形貌、金相組織等微觀結(jié)構(gòu).實驗中脈沖磁化處理參數(shù)為脈沖頻率10Hz,處理時間2min,磁場強度1500mT.使用HR-150A型Rockwell硬度計測量不同磁場強度脈沖磁場處理前后試樣Rockwell硬度,每組處理參數(shù)取3個試樣,每個試樣磁化處理前后各測量5次,結(jié)果取平均值.使用FM-300顯微硬度計測量磁化處理前后試樣顯微硬度,負載0.98N,保持時間為15s.2結(jié)果與討論2.1脈沖磁場沖擊對位錯組態(tài)的影響圖2所示為M42高速鋼經(jīng)脈沖磁場沖擊前后位錯組態(tài)的TEM像.可以看出,與未處理試樣相比,脈沖磁場沖擊后的試樣中位錯數(shù)量明顯增加,且出現(xiàn)圖1脈沖磁化處理系統(tǒng)示意圖Fig.1Schematicdiagramofpulsedmagnetictreatmentsystem圖2脈沖磁化處理前后M42高速鋼位錯組態(tài)的TEM像Fig.2TEMimagesofM42highspeedsteelbefore(a)andafter(b)pulsedmagnetictreatment馬利平等:脈沖磁化處理對M42高速鋼刀具組織和力學(xué)性能的影響309
【作者單位】： 北京理工大學(xué)先進加工技術(shù)國防重點學(xué)科實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目50935001和51205024資助~~
【分類號】：TG71;TG142.45

【參考文獻】

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1 李紅旗,陳奇志,王燕斌,褚武揚;磁場促進位錯發(fā)射和運動的TEM原位研究[J];科學(xué)通報;1997年21期

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1 牛立斌;許云華;武宏;葉芳霞;;電磁場法原位合成WC_p/W絲增強鐵基復(fù)合材料[J];材料熱處理學(xué)報;2010年05期

2 尹大偉;徐濱士;董世運;董麗虹;;中碳鋼疲勞試驗的磁記憶檢測[J];機械工程學(xué)報;2007年03期

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1 勵志峰;強磁場下AZ91合金固態(tài)相變行為研究[D];上海交通大學(xué);2008年

2 侯廷平;強磁場條件下耐熱鋼中合金碳化物的析出行為[D];武漢科技大學(xué);2012年

3 蔣繼樂;摩擦對電/磁流變效應(yīng)影響的機理研究[D];清華大學(xué);2012年

4 胡瑞;磁流微循環(huán)潤滑控制理論及其磁膜特性研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

【二級參考文獻】

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1 陳奇志,褚武揚,肖紀美;韌斷微裂紋形核的原位觀察與研究[J];中國科學(xué)(A輯 數(shù)學(xué) 物理學(xué) 天文學(xué) 技術(shù)科學(xué));1994年03期

2 高克瑋,陳奇志,褚武揚,肖紀美;納米級解理微裂紋的形核和擴展[J];中國科學(xué)(A輯 數(shù)學(xué) 物理學(xué) 天文學(xué) 技術(shù)科學(xué));1994年09期

3 谷飚,高克瑋,黃一中,褚武揚;腐蝕促進位錯的發(fā)出和運動導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋的形核[J];中國科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué);1996年06期

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1 李慶華,吳剛,母德強,劉秀娟;刀具低頻脈沖磁化處理裝置的研制與應(yīng)用[J];長春大學(xué)學(xué)報;2003年01期

2 吳剛;李建平;;刀具低頻脈沖磁化處理機的研制與應(yīng)用[J];煤礦現(xiàn)代化;2006年04期

3 趙永成,陳天旗,唐宜勝;一種實用脈沖磁化機[J];機械設(shè)計與制造;1999年06期

4 崔高健,母德強,趙鑫;脈沖磁化處理對高速鋼刀具性能的影響[J];吉林工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);1999年03期

5 崔高健,母德強,王冰潔,趙健闖;脈沖磁化處理對刀具耐磨性能影響的試驗[J];吉林工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年04期

6 崔高健,母德強;在滑動摩擦工況下脈沖磁化處理對高速鋼材料耐磨性能的影響[J];機械;2002年03期

7 朱少書;;帶磁切削新工藝[J];機械工人.冷加工;1985年10期

8 李慶華;母德強;;低頻脈沖磁化對刀具性能的影響[J];制造技術(shù)與機床;2006年04期

9 崔高健,母德強;脈沖磁化處理對高速鋼刀具耐磨性能的影響[J];吉林工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年03期

10 拾貝;;U—105型脈沖磁化處理刀具系統(tǒng)[J];工具技術(shù);1993年01期

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1 李國川;脈沖磁化與等離子體滲氮復(fù)合工藝及其數(shù)值模擬[D];重慶交通大學(xué);2014年

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本文編號：2536572