H13鋼電子束表面合金化的研究.pdf

1、H13熱作模具鋼因其具有優(yōu)良的綜合機械性能,而被廣泛用于模具行業(yè)中。由于熱作模具常處于條件比較差的環(huán)境下工作,其表面常發(fā)生如磨損、腐蝕、疲勞等失效,降低了模具的使用壽命。因此需要對H13鋼進行表面合金化處理,以提高H13鋼表面的強度、硬度和耐磨性能,延長熱作模具鋼的使用壽命。
　　本文首先利用ANSYS仿真軟件對電子束單道掃描和多道掃描合金化時的溫度場進行求解。討論了電子束束流大小對單道電子束掃描時溫度場的影響;研究了多道掃描時間

2、隔時間對掃描道和搭接區(qū)溫度場的影響。為電子束工藝參數(shù)的確定提供一定的參考依據(jù)。
　　采用熱噴涂方法在H13鋼基體試樣表面制備Ni60A合金涂層,使用真空電子束焊機對試樣進行表面合金化處理。使用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、XRD衍射儀、顯微硬度計和磨料磨損試驗機,分別對試樣進行組織觀察、拍攝金相照片、分析物相成分、測試硬度和耐磨性。研究了單道電子束掃描,束流大小和掃描速度對合金層及基體熔化區(qū)組織、硬度和耐磨性的影響;探討了電子束多道

3、掃描時搭接率對表面合金層以及基體熔化區(qū)組織、硬度、耐磨性能的影響,同時對開裂傾向也做了研究。試驗結果表明:經(jīng)電子束掃描后合金層的組織均勻致密,主要由固溶體和共晶體組成,其形態(tài)主要為樹枝晶和胞晶,合金層硬度達340~380HV0.1,為基體的1.5~2倍;隨束流的增大,表面合金層的硬度增大,耐磨性提高,磨損曲線的斜率呈降低趨勢;隨掃描速度的增大,熔化區(qū)的組織趨于致密,晶粒更加細小,組織得到細化,試樣硬度曲線的斜率變大,熔池深度和寬度減小;

4、磨損量隨速度的增加而增大,在掃描速度為25mm/s時磨損曲線的斜率最大。多道掃描時搭接率為0和50％時在熔池的表面和中部均有裂紋產(chǎn)生。當搭接率為0時,搭接處的合金層與基體沒有形成冶金結合,搭接率為30%時,搭接處的組織為柱狀晶,組織比較均勻,搭接率為50%時,搭接處組織為等軸晶,晶粒粗大,且大小不均勻;多道掃描的搭接率不同時,在縱向和橫向上的硬度分布曲線有所不同,搭接區(qū)硬度低于非搭接區(qū)的硬度,當搭接率為50%時合金層硬度最大(36042