H13鋼電火花沉積表面改性研究.pdf

1、H13 鋼是目前使用最廣泛和最具代表性的熱作模具鋼種。熱作模具的主要失效形式為熱侵蝕、熱沖蝕磨損及熱疲勞。表面適當(dāng)改性是提高模具使用壽命的有效途徑之一。
　　 借助電火花沉積表面改性技術(shù)，可在模具表面形成與基體呈冶金結(jié)合的表面合金改性層。該表面合金改性層的成分和硬度等性能沿縱深方向呈梯度分布。表層高合金層與基體冶金結(jié)合，不存在界面問題。過渡層組織結(jié)構(gòu)的的梯度變化以及由此導(dǎo)致的硬度等性能的梯度變化，將會明顯改善改性層內(nèi)應(yīng)力釋放機(jī)制

2、和變形協(xié)調(diào)性，緩解改性層內(nèi)部裂紋的形成和擴(kuò)展。
　　 從而抑制龜裂等表面失效的發(fā)生，避免常規(guī)涂層由于界面弱化帶來的熱疲勞脫層，并可提高模具表面磨損抗力。
　　 本文在分析電火花放電沉積機(jī)理的基礎(chǔ)上，以比沉積能量為參數(shù)，在H13 鋼基材上分別制備Mo、Ti 改性層。探討了比沉積能量與沉積層厚度的定量表達(dá)關(guān)系。借助表面性能測試及物相分析，研究了表面合金層的組織結(jié)構(gòu)及相關(guān)磨損、腐蝕特性。取得以下具體研究結(jié)果:
　　 1

3、)采用高徑比很小的片狀電極代替棒狀電極可以有效避免棒狀電極尖端引起的放電不穩(wěn)定現(xiàn)象，可有效改善沉積層表面粗糙度和均勻性。
　　 2)改性層的厚度與比沉積能量近似成正比。改性層的截面由表及里依次為高Ti和高M(jìn)o合金層、電極元素?cái)U(kuò)散過渡層、熱影響區(qū)及基體組織。改性層表面主要物相分別為α-Fe、電極元素單質(zhì)及其固溶體、金屬間化合物和部分N、O 化合物。改性層成分和硬度沿縱深方向呈梯度分布，高合金白亮層表層與基體為冶金結(jié)合，無界面突變。

4、
　　 3)利用球盤磨損儀對比研究基材及電火花沉積Mo 改性層的摩擦學(xué)性能表明，選擇Si3N4 鋼球?yàn)槟Σ粮睍r(shí)，Mo 改性層的摩擦系數(shù)大約都在0.55-0.6之間。由于Mo 元素的減摩作用，改性層摩擦系數(shù)較H13 鋼基材略有減小。
　　 基材磨損主要以磨粒磨損及粘著轉(zhuǎn)移為主，而Mo 改性層硬度較高，主要磨損形式為摩擦副之間的犁削磨損。改性層的磨損量僅為0.0065mm 3，約為基材磨損量1.5010mm 3的2301。<