A new composite:spray-deposited M2 high speed steel reinforced by WC particles

The fabrication of the high speed steel matrix composites reinforced by WC particles utilizing the ultrasonicgas atomization and spray-deposition was studied. The change of microstware and mechanical Properties of thecomposites added WC Particles were investigated and analyzed as well. As some results, the WC particles exhibit tWomorphologies (spherical and angular) with different content of WC particles; and with the increase of content of WCparticles, the hardness of the composites increases, yet the bending strength appears a trend of decreasing.

W18Cr4V高速钢渗铬热处理对HFCVD金刚石膜生长的影响

采用热丝化学沉积法在高速钢基体上沉积金刚石薄膜。为了减少石墨的形成、增强膜基结合强度,沉积前先使用渗铬热处理在高速钢表面制备一层碳化铬中间层。采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱和洛氏硬度计对渗铬基体和金刚石膜进行检测分析,研究渗铬热处理对高速钢基体与金刚石膜的物相组织、结构形貌和附着性能的影响。结果表明:渗铬热处理能在钢基表面形成一层致密的富Cr层,此过渡层能有效提高金刚石的形核率,在渗铬钢基表面形成连续致密的高质量金刚石膜,但该金刚石膜的应力较大,1 471N载荷的压痕测试导致薄膜严重破坏,说明膜基结合强度有待进一步提高。

喷射成形工模具钢沉积坯中冶金缺陷计算分析及其消除

用有限元方法计算分析了喷射成形工模具钢沉积坯内部疏松等冶金缺陷的成因,并计算、验证了热等静压或锻轧等热加工消除内部缺陷的过程。研究表明,喷射成形工模具钢沉积坯粥状层补缩不足和冷却收缩产生的热应力是造成坯体中疏松等冶金缺陷的重要原因。热等静压采用的温度为1 170℃,锻造加工温度也能达到1 150℃,在这样温度下,工模具钢表现出一定的塑性,高温高压的热加工过程,对材料内部的冶金缺陷起到了一定的弥和作用。试验结果表明,经历热加工过程后的工模具钢内部的冶金缺陷明显减少。热等静压或锻轧等热加工可有效减少喷射成形工模具钢坯体内部的疏松等缺陷,热锻、热轧是消除沉积坯内部冶金缺陷的重要方法。另外,与Ar气相比,采用N2做雾化气体的喷射成形工模具钢沉积坯,由于高温下气体和合金元素的反应,沉积坯内部的含气式疏松很少。因此,采用N2喷射成形制备的工模具钢经热加工后,沉积坯密度更接近理论密度。

高速钢基体表面金刚石涂层研究的进展

高速钢衬底上生长金刚石非常困难。分析了高速钢衬底上生长高质量金刚石涂层的不利因素,综述了国内外消除不利因素所采取的措施和研究趋势,比较了预处理方法和沉积温度对金刚石涂层质量的影响,并在此基础上提出了低温条件下在高速钢刀具表面制备高质量金刚石涂层的新方法。

不同过渡层对钢基金刚石薄膜的影响

采用超高真空热丝化学气相沉积(HFCVD)系统,以甲烷和氢气为反应气体,在高速钢W18Cr4V基体上利用3种不同的过渡层(WC、Cr、WC/Cr)制备金刚石薄膜。采用场发射扫描电子显微镜(FE–SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微激光拉曼光谱仪(Raman)以及洛氏硬度计对过渡层和金刚石薄膜进行检测分析,研究了不同过渡层对金刚石薄膜形貌质量和附着性能的影响。结果表明,3种过渡层均可以有效减少钢基中Fe对金刚石薄膜的负面影响,提高金刚石的形核率;其中,采用WC/Cr过渡层时膜基间残余应力最小,仅为0.25 Gpa,附着性能最好。

热丝辐射距离和W-C梯度过渡层对高速钢基体气相生长的影响

使用反应磁控溅射技术在W18Cr4V高速钢基体表面制备W-C梯度过渡层(WCGC),采用热丝化学沉积法(HFCVD),以甲烷和氢气为反应气体,在基体表面生长金刚石膜。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和激光拉曼光谱(Raman)对W-C过渡层和金刚石膜进行检测分析,研究热丝辐射距离和沉积气压对WCGC与金刚石膜的的影响。结果表明:热丝辐射距离对金刚石薄膜和WCGC均有较大影响;WCGC过渡层能够在一定热丝辐射范围内降低Fe在金刚石膜沉积过程的负面影响,有效提高金刚石的形核率,在基体表面得到连续致密的金刚石膜。

喷射成形工艺参数对沉积坯质量的影响

影响喷射成形沉积坯质量的参数众多,除材料本身特性参数外,制备工艺是决定沉积坯质量优劣的关键参数。本实验主要从沉积坯的外形、孔隙率、微观组织三个方面研究喷射成形过热度、雾化压力两个关键工艺参数对M3型高速钢沉积坯质量的影响规律。研究结果表明:过热度和雾化压力对沉积坯外形、孔隙率及微观组织的影响显著。过热度降低或雾化压力提高,沉积坯组织都将得到细化。过热度增大,沉积坯底部孔隙率降低,而边缘、表面、心部区域孔隙率先减小后增大。雾化压力提高,沉积坯底部、边缘、表面区域的孔隙率增大,而心部区域孔隙率先减小后增大。在过热度为160～180℃,雾化压力为0.45～0.50 MPa的条件下,单喷嘴雾化系统可获得外形优良、心部孔隙率低于4%、组织均匀细小的M3型高速钢沉积坯。

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层的高速摩擦磨损性能

采用电火花表面沉积技术,在CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层。利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别测试了CrNi3MoVA钢和NiCrAlY涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数,并用SEM和EDS研究了磨损前后的形貌和成分。结果表明电火花沉积NiCrAlY涂层包含β-NiAl和γ-Ni两相,涂层是由柱状晶组成的微晶涂层;NiCrAlY涂层的硬度较CrNi3MoVA钢提高了22%,而弹性模量较CrNi3MoVA钢降低了21%;当摩擦副为淬火G15钢球,加载量为10N,往复行程为10mm,往复速率为600r/min时,CrNi3MoVA钢平稳摩擦系数为0.65~0.75,而NiCrAlY涂层平稳摩擦系数为0.45~0.55,CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层对其具有明显的减摩耐磨作用,涂层表面较高的硬度和高速摩擦中形成的粘附力强的薄氧化物层是其耐磨的主要原因;CrNi3MoVA钢的磨损机制主要为粘着磨损,而NiCrAlY涂层为微切削磨料磨损。

高速钢钻头电火花沉积Ti(C,N)/Al_2O_3复合涂层的组织及切削性能

目的在高速钢钻头表面电火花沉积Ti（C，N）／A12 O3复合涂层，以提高其切削性能。方法利用电火花沉积技术，以Ti（C，N）／A1 2O3作为电极材料，在高速钢钻头表面制备Ti（c，N）／A12 O3涂层，考察涂层的物相组成、组织形貌及横截面硬度分布，并进行切削试验。结果涂层组织均匀，厚度约32～36μm，物相主要为C0.3 N0.7 Ti，A12O3，A1Ti3，Fe7W6，Fe4N，TiN和A1N，平均硬度是基体高速钢的2．6倍。结论在高速铜钻头表面制备Ti（C，N）／A12O3涂层可以提高刀具的切削性能，延长其使用寿命。

PVD涂层高速钢微钻用于铝合金钻削性能研究

为了提高高速钢微细钻头的钻削质量,研究了物理气相沉积(PVD)涂层高速钢微细钻头在高速干式环境下钻削铝合金时的钻削性能。应用PVD离子镀技术在直径0.2 mm的高速钢微细钻头上制备Ti Al Si N、DLC、Ti N和Al Ti N 4种涂层,并通过同时沉积涂层的高速钢圆盘间接测量得到涂层的显微硬度、厚度和平均摩擦系数。以6061铝合金为被加工零件对涂层的实际加工性能进行了试验测试,得到了已钻取孔的表面形貌、直径和角磨损量。通过VHM-I04显微硬度计在0.49 N下测定,DLC涂层微钻的显微硬度为2 800,摩擦系数为0.05,钻削效果在所有涂层微钻和未涂层微钻中最好。因与高速钢基体结合差,导致Ti Al Si N涂层容易脱落、微钻磨损快,故Ti Al Si N涂层不适合沉积在微钻表面。

高速钢刀具材料的发展与应用

介绍了近十年来高速钢刀具材料的发展与应用。

Al含量对真空电弧沉积ZrAlN薄膜性能的影响

利用等离子体辅助电弧沉积技术在高速钢片和单晶硅片P(100)上沉积ZrAlN多元薄膜,利用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射对薄膜进行了结构和形貌表征,利用显微硬度计、摩擦磨损试验仪对薄膜的性能进行了检测,并研究了铝含量对薄膜组织结构、形貌、显微硬度及耐磨性能等的影响。结果表明:ZrAlN多元薄膜有(111)面的择优取向,随Al含量的增加,(111)衍射峰的位置向小角度偏移,当Al原子分数大于3%时,薄膜中出现AlN相;随着Al含量的增加,薄膜的硬度和耐磨损性能先增加后降低,在Al原子分数为3%时,获最高硬度1570HV0.5N和最小磨痕宽度93μm,这是薄膜中Al含量不同引起晶体结构变化造成的。

高速钢微径立铣刀的Ni-Mo-P化学镀工艺

基于化学镀Ni-Mo-P具有高硬度、表面光洁、可在复杂型面上获得均匀镀层等优点,将其应用于高速钢微径立铣刀上,并通过铣削试验对镀层性能进行分析。结果表明:Ni-Mo-P三元合金镀层对于提高高速钢微径立铣刀的表面硬度、增强局部刚性具有一定效果;镀层结合力是影响Ni-Mo-P化学镀在高速钢微径刀具上推广应用的关键制约因素。

热处理对激光快速制造高速钢微观组织与力学性能的影响

采用激光快速制造方式,制备M 2高速钢试样,并对试样采取退火和淬火处理。利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对试样微观组织进行分析。采用洛氏硬度仪对试样的力学性能进行测试。结果表明,样品由胞状或树枝状结构的铁素体、马氏体、残余物组成的奥氏体和细碳化物组成。经过退火处理的试样碳化物发生球化现象。延长退火时间会使组织细化,随后的淬火处理可显著提高合金性能。

扫描速率对激光直接金属沉积M2高速钢微观组织和硬度的影响

采用直接激光金属沉积(DLMD)设备,以不同的激光扫描速率在2Cr13不锈钢基板上制备出M2高速钢块体试样,并对其力学性能和微观组织进行表征。结果表明:随着DLMD激光扫描速率的增加,M2高速钢的平均晶粒尺寸减小、碳化物析出体积总量减少。碳化物以M6C、MC和M2C为主,随着扫描速率的增加,M2C型碳化物体积分数增加,洛氏硬度也增加,明显高于传统铸造高速钢的(54~56 HRC)。

高速工具钢W6Mo5Cr4V2表面不同DLC处理后的性能探讨

设计了过渡层和梯度膜结构,采用PVD磁控溅射工艺和PVD磁控溅射+PECVD(脉冲等离子增强化学气相沉积)复合工艺在高速工具钢W6Mo5Cr4V2表面制备不同的类金刚石(Diamond-like Carbon,DLC)膜:Ti过渡层+DLC膜以及CrN+CrNC+CrC+DLC(掺杂Cr)硬质膜。对这两种膜层的成分、结构、形貌和力学性能的对比分析发现,前者表面粗糙度小,但是后者的综合力学性能更好。

超声雾化沉积WC颗粒增强高速钢复合材料的制备

就采用超音雾化沉积方法制备WC颗粒强化M2高速钢复合材料的可能性进行了探讨．用光学显微镜，电镜，硬度计等研究了复合材料的组织结构及硬度性能．最终获得了性能优异的复合材料．

电火花沉积制备WC涂层高速钢钻头研究

利用DZ-1400型电火花沉积机,以WC为电极,以氩气为保护气,在W18Cr4V高速钢麻花钻头表面制备了WC硬质合金涂层。利用光学显微镜观察分析了涂层金相,利用显微硬度计测量涂层的硬度和厚度。在干式切削条件下进行切削试验,分析比较了涂层钻头与未涂层钻头寿命和磨损情况。结果表明,WC涂层可显著提高刀具切削能力,延长其寿命,在钻削45钢和铸铁时,涂层钻头平均寿命分别比未涂层钻头提高了10倍和13倍,同时钻头磨损速度明显减缓。

低合金高速钢的物理气相沉积技术应用与发展

简述了低合金高速钢的应用和物理气相沉积技术的发展现状,介绍了物理气相沉积技术在低合金高速钢的应用情况,提出物理气相技术用于低合金高速钢刀具是目前发展刀具材料的重要发展方向之一。