30CrMnTi合金表面TiN薄膜的制備與性能研究.pdf

1、隨著專用機(jī)械的發(fā)展，專用特種刀具的質(zhì)量要求和壽命要求不斷提高，在刀具表面涂覆硬質(zhì)鍍層變得極為重要，但硬質(zhì)鍍層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作環(huán)境導(dǎo)致膜層出現(xiàn)多種失效方式，其中軟質(zhì)的刀具基體與硬質(zhì)膜層之間結(jié)合效果不良是造成膜層失效的最主要的原因。因此，分析導(dǎo)致膜層失效的因素，并通過(guò)加入磨削強(qiáng)化層提高基體表面質(zhì)量，改善基體/膜層之間的結(jié)合強(qiáng)度，為專用刀具加工生產(chǎn)提供新思路具有工程應(yīng)用的意義。
　　本文針對(duì)30CrMnTi鋼采用真空離子鍍（IP-PVD

2、）方法制備了TiN硬質(zhì)薄膜，研究了TiN薄膜制備工藝、性能影響因素及形膜機(jī)理；并在鍍膜前進(jìn)行磨削強(qiáng)化預(yù)處理，制備了磨削強(qiáng)化強(qiáng)化層，通過(guò)金相顯微分析、掃描電子顯微分析（SEM）、X射線衍射分析（XRD）、能譜分析（EDS）、劃痕試驗(yàn)和摩擦磨損試驗(yàn)等方法研究了30CrMnTi基體相變、磨削強(qiáng)化層的組織變化，以及TiN膜層在磨削強(qiáng)化效果下組織與性能的變化。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，30CrMnTi鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其金相組織為屈氏體和鐵素體組織；

3、調(diào)質(zhì)后直接進(jìn)行TiN鍍膜制備，基體的硬度不高，表面的鍵合力不強(qiáng)，界面的結(jié)合強(qiáng)度大約在10N左右，而調(diào)質(zhì)處理基體上制備 TiN膜層雖然表面硬度有所提高，但耐磨性能并不理想。鍍膜溫度在450℃，基體負(fù)偏壓750V時(shí)膜層表面大顆粒與微坑的數(shù)量明顯增加，影響了膜層的連續(xù)性和完整性，制約了刀具表面的摩擦系數(shù)和耐磨性的提高。
　　研究表明，經(jīng)過(guò)磨削強(qiáng)化處理得到的30CrMnTi基體界面的金相組織以馬氏體為主，界面硬度明顯提高，鍍膜溫度控制在回