模具鋼表面制備金屬陶瓷覆層的組織性能研究.pdf

1、模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，而模具壽命是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志，是直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率和成本的重要因素之一。熱作模具鋼是模具工業(yè)中非常重要的鋼種之一，通過模具表面技術(shù)提高熱作模具的使用壽命具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。 本文采用放電等離子燒結(jié)法在H13模具鋼表面制備了三元硼化物基金屬陶瓷覆層，利用掃描電鏡、能譜儀、X射線衍射儀和顯微硬度計(jì)分析了覆層和界面的組織結(jié)構(gòu)以及覆層斷面的顯微硬度分布。對比了覆層試樣和H13鋼無覆

2、層試樣的耐磨性和熱疲勞性能，分析了覆層的耐磨機(jī)理和熱疲勞機(jī)理。結(jié)果表明，用放電等離子燒結(jié)法制備三元硼化物基金屬陶瓷覆層可大大地降低燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間。覆層的致密化程度高，當(dāng)燒結(jié)溫度為1050℃，保溫時(shí)間為5min，燒結(jié)壓力為30MPa時(shí)，覆層的相對密度達(dá)到了99.2％。覆層中產(chǎn)生了大量的Mo2FeB2硬質(zhì)相，組織致密，晶粒細(xì)小均勻，顆粒發(fā)育飽滿，α—Fe粘結(jié)相填充于硬質(zhì)相顆粒周圍。覆層和鋼基體的界面區(qū)發(fā)生了元素的擴(kuò)散，形成了擴(kuò)散結(jié)合界面

3、。覆層表面具有很高的硬度，洛氏硬度最高為88.5HRA。顯微硬度最高為1400HV左右，而基體的硬度約為600HV左右，覆層的硬度顯著高于模具鋼基體的硬度，并且基體和覆層之間的結(jié)合并沒有出現(xiàn)硬度的突變，而是存在一個(gè)硬度的漸變區(qū)。覆層的耐磨性高于H13鋼，其磨損機(jī)制是粘著磨損和氧化磨損的綜合形式。覆層的熱疲勞抗力大于H13鋼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，覆層出現(xiàn)第一條宏觀裂紋承受的循環(huán)次數(shù)多，300次循環(huán)后覆層熱疲勞主裂紋寬度比H13鋼小的多。試樣表面