本文關(guān)鍵詞：熱作模具H13鋼鉻釩稀土多元共滲層的組織性能研究

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【摘要】：模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中一種極其重要的工藝設(shè)備,對工業(yè)生產(chǎn)的重要性不言而喻。伴著模具工業(yè)的飛速發(fā)展,生產(chǎn)對模具的表面性能所提出的要求也越來越高。作為一種先進的模具表面改性技術(shù),TD(Thermal Diffusion Carbide Coating Process)處理不僅能夠很大程度上改良模具表面的綜合性能,延長其使用壽命,又因為設(shè)備簡單、操作方便、環(huán)境親和性好,生產(chǎn)成本低,近些年來被廣泛應(yīng)用。為了綜合滲釩層和滲鉻層的優(yōu)點,獲得綜合性能優(yōu)良的覆層,本文采取TD鹽浴鉻釩共滲作為實驗研究方法。稀土元素電子結(jié)構(gòu)特殊、性質(zhì)活潑,能加強熱處理鹽浴活性、促進金屬原子滲透且我國稀土儲量豐富。為了提高覆層性能,使資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢,將稀土元素引入TD鉻釩共滲處理。本文對TD鉻釩稀土多元共滲覆層組織和性能進行研究,分析稀土對鉻釩共滲層性能的作用。利用金相顯微鏡、顯微硬度測試儀、三維掃描儀、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、能譜分析儀(EDS)等儀器,本文對熱作模具鋼H13(4Cr5MoSiV1)和45鋼進行TD鉻釩稀土多元共滲并探討較優(yōu)的配方及工藝。通過觀察所得覆層組織結(jié)構(gòu)、分析物相成分、性能測試,總結(jié)稀土元素對覆層性能的影響并分析其原因。從熱力學(xué)和動力學(xué)方面對鉻釩稀土多元共滲覆層的形成進行理論討論。經(jīng)過試驗研究和綜合分析,主要得到以下幾點結(jié)論:1.兩種材料所得共滲覆層形貌均勻、致密、平整,主要由Cr7C3、Cr23C6、VC三相組成,鉻的碳化物主要分布在覆層外層,釩的碳化物主要集中在內(nèi)層;2.得到關(guān)于H13鋼和45鋼的TD鉻釩稀土多元共滲的較優(yōu)配方和工藝:使用配方Na2B4O7+NaF+3%RE+供釩劑、供鉻劑,經(jīng)960℃×6hTD處理能得到較優(yōu)綜合性能的鉻釩稀土多元共滲層,其覆層厚度分別為:5.61μm、8.77μm;硬度分別為:2026HV0.05、2167HV0.05;3.在同種工藝下,稀土的添加會增加鉻釩共滲層的厚度、硬度,耐磨性和抗高溫氧化性能也有大幅提升,并且稀土的加入能增強覆層與基體結(jié)合力,提高覆層應(yīng)用價值;4.鉻釩共滲層高溫氧化腐蝕時,氧化物在表面以棒材狀的晶體的方式生長,氧化越嚴(yán)重晶體越大越密集,鉻釩稀土多元共滲層經(jīng)高溫氧化,氧化物晶體生長不明顯,抗高溫氧化性能優(yōu)秀。
【關(guān)鍵詞】：TD處理 稀土鉻釩共滲 熱作模具鋼 覆層組織性能
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4;TG76
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 引言9-11
• 1.2 TD處理概述11
• 1.2.1 TD處理的概念及過程11
• 1.2.2 TD處理的特點及優(yōu)勢11
• 1.3 TD處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 不同基鹽TD處理研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 不同金屬原子供給劑TD處理研究現(xiàn)狀12
• 1.3.3 TD鉻釩共滲處理研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 稀土元素在表面改性中應(yīng)用現(xiàn)狀14-15
• 1.5 研究內(nèi)容及意義15-16
• 1.6 本章小結(jié)16-17
• 第二章 實驗方案17-25
• 2.1 TD處理配方及工藝17-21
• 2.1.1 TD處理鹽浴配方設(shè)計17-19
• 2.1.2 基材的選用19-20
• 2.1.3 基材的預(yù)加工20-21
• 2.1.4 TD處理鹽浴設(shè)備及方法21
• 2.2 覆層組織性能測試主要實驗設(shè)備及方法21-24
• 2.2.1 覆層硬度、厚度測試21-22
• 2.2.2 覆層微觀組織分析22
• 2.2.3 耐磨性試驗設(shè)備及方法22-23
• 2.2.4 抗高溫氧化性試驗設(shè)備及方法23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 TD鉻釩稀土多元共滲工藝研究25-31
• 3.1 鹽浴鉻釩稀土多元復(fù)合共滲配方研究25-26
• 3.2 鹽浴鉻釩稀土多元共滲工藝研究26-30
• 3.2.1 TD處理溫度對于覆層厚度的影響26-28
• 3.2.2 TD處理時間對于覆層厚度的影響28-30
• 3.3 本章小結(jié)30-31
• 第四章 TD鉻釩稀土多元共滲層組織成分和生長機理研究31-41
• 4.1 覆層形貌31-32
• 4.2 微觀結(jié)構(gòu)和成分分析32-37
• 4.2.1 覆層微觀組織結(jié)構(gòu)32-33
• 4.2.2 覆層成分分析33-37
• 4.3 滲層生長機理分析37-40
• 4.3.1 滲層生長的熱力學(xué)分析37-38
• 4.3.2 滲層生長的動力學(xué)分析38-40
• 4.5 本章小結(jié)40-41
• 第五章 鉻釩稀土多元共滲層性能測試分析41-53
• 5.1 覆層耐磨性能測試與分析41-46
• 5.1.1 摩擦系數(shù)結(jié)果分析41-42
• 5.1.2 摩損結(jié)果分析42-46
• 5.2 覆層抗高溫氧化腐蝕性能測試與分析46-52
• 5.2.1 氧化表面微宏觀形貌46-49
• 5.2.2 氧化增重與氧化速率49-52
• 5.3 本章小結(jié)52-53
• 第六章 結(jié)論與展望53-55
• 6.1 結(jié)論53-54
• 6.2 展望54-55
• 參考文獻55-58
• 致謝58-59
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果59

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 張金柱;楊宗倫;魏可媛;;稀土元素在化學(xué)熱處理中的催滲和擴散機理研究[J];材料導(dǎo)報;2006年S1期

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3 胡正前;朱光渠;;釩對5CrNiMo鋼鉻釩共滲組織與性能的影響[J];金屬熱處理;1993年03期

4 金柱京,于力,戴少俠,于志明;稀土元素釔改善離子鍍TiN膜與基材結(jié)合力的研究[J];金屬學(xué)報;1989年01期

5 翟光杰，，劉家浚;稀土元素對提高鎳基噴焊合金層耐磨性的效果[J];中國稀土學(xué)報;1996年02期

6 魏東斌;黎小秋;何可龍;陳銳;于坦;肖文凱;;TP347H鋼高溫水蒸氣氧化組織與成分分析[J];武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2014年04期

本文編號：803478