H13鋼表面電弧噴涂FeCrAl涂層的組織性能研究.pdf

1、模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，而模具技術(shù)是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志，直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量、成本和加工效率。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。
　　本文采用電弧噴涂技術(shù)在H13鋼表面制備FeCrAl涂層及其復(fù)合涂層。利用金相顯微鏡、掃描電鏡（附帶EDS）、X射線衍射儀和顯微硬度計等試驗設(shè)備分析了涂層的顯微組織及顯微硬度等性能。研究了后熱處理對涂層微觀組織和顯微

2、硬度的影響，以及涂層試樣的抗高溫氧化性能、抗熱震性能和抗鋁熔蝕性能，并對兩種FeCrAl-Al復(fù)合涂層進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：
　　1）電弧噴涂FeCrAl涂層的顯微組織呈典型的層狀結(jié)構(gòu)，組織較致密，無明顯大孔隙，層狀顆粒之間存在少量氧化物膜和氣孔。FeCrAl涂層主要含F(xiàn)e-Cr固溶體和少量Al2O3。涂層的孔隙率約為10％，厚度范圍230～500μm，顯微硬度為270HV0.5。
　　2）熱處理對FeCrAl涂層的組織

3、和孔隙率、顯微硬度有著顯著影響。涂層中有Fe2O3氧化物和AlFe相生成；涂層的孔隙率隨熱處理溫度升高先降低后增大；退火熱處理可使涂層組織分布均勻，而由于氧化程度較大導(dǎo)致顯微硬度提高。
　　3）FeCrAl涂層的抗高溫氧化性能優(yōu)于H13鋼，因為涂層中的Cr形成了Cr2O3為主的致密保護(hù)層。而H13鋼在680℃氧化100h后表面產(chǎn)物主要是Fe2O3，其疏松性不阻礙氧化反應(yīng)快速進(jìn)行。
　　4）FeCrAl涂層具有良好的抗熱震性能

4、，而熱處理對抗熱震性能的改善是有利的。涂層和基體熱物理性能的差異導(dǎo)致在冷熱循環(huán)中涂層內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，同時氧化加劇，最終導(dǎo)致了涂層的剝落。
　　5）H13鋼在熔融AC4C鋁液中發(fā)生熔損時，表面生成兩層Fe-Al金屬間化合物，其熔損過程由擴(kuò)散主導(dǎo)。靜態(tài)熔損條件下，F(xiàn)eCrAl層通過避免鋁液與鋼的直接接觸、減緩金屬間化合物的生成及Fe向化合物的擴(kuò)散過程來提高H13鋼的熔損抗力。
　　6）分別制備FeCrAl/Al和FeCrA