熱作模具鋼H13表面改性的研究.pdf

1、模具的表面改性是利用各種方法在模具表面形成具有一定厚度的有利于提高模具各種性能和延長其服役壽命的表面改性方法。工程上絕大多數(shù)零件的失效都是從表面開始的，因此這種新的表面技術(shù)對提高模具的性能和服役壽命具有重要意義，因而模具的表面改性被認(rèn)為是最有前景的表面技術(shù)之一。 本文利用直流磁控濺射技術(shù)在調(diào)質(zhì)、離子氮化和碳氮共滲處理后的熱作模具鋼H13表面濺射Cr膜層，采用X-射線衍射儀、原子力顯微鏡、金相顯微鏡、電子天平、聲發(fā)射劃痕儀、場發(fā)射

2、掃描電子顯微鏡和顯微硬度儀等儀器，系統(tǒng)研究了前期處理對表面膜層的生長機理和特點的影響，同時研究了表面膜層的膜基結(jié)合強度，改性后的熱疲勞性能，表面Cr膜層的高溫抗氧化性能和高溫氧化過程中的硬度變化，研究結(jié)果表明: (1)H13鋼經(jīng)離子氮化、碳氮共滲和調(diào)質(zhì)處理后直流磁控濺射Cr膜層，膜層在處理后的H13鋼表面通過不同結(jié)構(gòu)外延生長，前期處理后H13鋼表面的組織結(jié)構(gòu)和粗糙度影響涂層的形核和生長方式、晶粒類型及膜層的性能。 (2)

3、不同前期處理的Cr層均有較好的結(jié)合力，調(diào)質(zhì)處理、離子氮化及碳氮共滲后濺射的Cr涂層的膜基結(jié)合強度依次增強，Cr膜層和基體的結(jié)合強度，受基體表面的組織結(jié)構(gòu)、界面狀況、膜層性質(zhì)和熱膨脹系數(shù)等多種因素的影響，而膜層的性質(zhì)和基體前期處理后表面的性質(zhì)最為重要。 (3)在溫度為700℃時，碳氮共滲具有硬度梯度較低，韌性較好的滲層組織，擁有較佳的抗熱疲勞性能；調(diào)質(zhì)處理、碳氮共滲后濺射Cr膜層的H13鋼，基體與膜層之間存在較大的硬度梯度，且膜層

4、抗塑性變形能力較??；離子氮化的H13鋼，化合物層硬而脆；離子氮化后濺射Cr膜層的H13鋼，化合物層硬而脆、膜層抗塑性變形能力較小、基體與膜層之間存在較大的硬度梯度以及存在熱膨脹性能等的差異，均表現(xiàn)出較差的抗熱疲勞性能。 (4)在700℃溫度下，前期處理后基體表面的組織結(jié)構(gòu)及所含成分使Cr膜層的抗氧化性能表現(xiàn)出較大差異:離子氮化、調(diào)質(zhì)處理后濺射的Cr膜層，抗氧化性能較差；前期處理為碳氮共滲的Cr膜層有較好的抗氧化性能。 (