脉冲-爆炸等离子体工艺对M2高速钢表面改性的实验研究

利用脉冲爆炸-等离子体(Pulse Detonation-Plasma Technology,PDT)技术对M2高速钢进行了表面改性处理,利用SEM、XRD分析PDT处理前后M2高速钢的表层组织和相结构的影响,采用显微硬度计、摩擦磨损试验机研究了PDT处理前后M2高速钢的显微硬度、耐磨性能的变化。结果表明:在PDT处理后,M2高速钢表面改性层内发生了马氏体向奥氏体的相转变,在表面层的残余奥氏体量随着距离的减小增加。在PDT处理过程中,M2高速钢的表面先发生光滑化,然后出现大量火山状熔坑,这是由于PDT处理过程中能量周期性导致表面热不稳定性造成的。改性层厚度随着距离的减小而逐渐增加,改性层组织细小致密,碳化物颗粒细小且分布均匀;改性层内显微硬度明显提高,耐磨性能提高2.48倍。

脉冲爆炸-等离子体技术处理对W18Cr4V高速钢组织及性能的影响

脉冲爆炸-等离子体技术(PDT)是一种在大气环境下进行的表面改性技术.目前对PDT的研究主要集中在使用W电极改性,对其他电极改性效果研究不足.为探究电极材料为Ta时,在不同电容下PDT技术对的W18Cr4V高速钢改性效果和机理,使用Ta电极对W18Cr4V高速钢分别在800μF与1040μF电容下进行PDT处理,对处理后的物相、组织与性能进行了研究.采用X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜对材料表面物相与截面组织形貌进行观察.发现经PDT处理后试样表面形成一层改性层,不同电容条件下,改性层厚度不同,在改性层表面形成Fe4N、Ta5N6、Ta2O5等新相,改性层组织为超细晶马氏体、残余奥氏体与网状铁钨碳化物组织,Ta元素渗入到改性层一定厚度中.经过HX-1000SPTA型显微维氏硬度计和HT-1000高温摩擦磨损试验机对试样硬度和耐磨性能进行测试,发现硬度最高提升1.7倍,耐磨性能最高提升2.6倍.使用Ta电极对W18Cr4V进行PDT处理后,W18Cr4V性能得到大幅度提升.在不同电容下使用Ta电极对W18Cr4V高速钢进行PDT改性的效果与机理推进了对PDT的研究.

M2高速钢表面脉冲爆炸-等离子体改性后的组织结构及性能

为进一步提高高速钢工模具的性能,首次利用脉冲爆炸-等离子体(PDT)技术对M2高速钢进行了表面改性,利用SEM、XRD分析了M2高速钢经PDT处理前后的表层组织和相结构,采用显微硬度计、摩擦磨损试验机及极化曲线研究了M2高速钢经PDT处理前后的显微硬度、耐磨性能和耐蚀性能。结果表明:PDT处理使M2高速钢表层发生马氏体α’-Fe向奥氏体γ-Fe的相转变过程,随着PDT处理脉冲个数的增加,奥氏体含量增加,且部分碳化物固溶于奥氏体中;经PDT处理后,M2高速钢表面形成平均厚度为8.9μm的改性层,改性层组织细小致密,碳化物颗粒细小且分布均匀;在PDT处理过程中的爆炸冲击产生的高温高压作用下,高速钢表层在深度达100μm范围内显微硬度得到提高,耐磨性能最多提高了2.3倍,耐腐蚀性能也明显改善。

T10钢的脉冲爆炸-等离子体表面改性

为了提高T10钢的耐磨性和表面硬度,通过脉冲爆炸-等离子体(PDP)对T10钢进行表面改性,使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析PDP处理前后T10钢的组织形貌,使用X射线衍射仪分析PDP处理后的试样的结构变化,使用显微维氏硬度计检测试样PDP处理前后的显微硬度,使用磨损试验机检测PDP处理前后的耐磨性能,使用电化学工作站检测试样PDP处理前后的耐腐蚀性能。结果表明:PDP处理T10钢后,在材料表层形成了外层为柱状区、内层为组织细化区双层结构的改性层,厚度约为70.71μm,显微硬度约为PDP处理前的2倍,磨损质量损失较基体减少,磨痕宽度明显减小;PDP处理前后T10钢自腐蚀电位无明显变化;PDP处理过程中试样快速加热、快速冷却且空气中N2参与,使改性层有残余奥氏体出现,并生成新相Fe3N,从而提高了T10钢的硬度和耐磨性;PDP前后试样耐蚀性变化不大。

45钢的脉冲爆炸-等离子体表面改性

采用脉冲爆炸-等离子体(PDP)技术对45钢进行表面改性处理,用OM、SEM、XRD分析了PDP处理前后试样的截面形貌和相结构变化,利用显微维氏硬度计、磨损测试和电化学方法研究了PDP处理前后显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:由于PDP过程中含有空气成分,并在处理时快速加热与冷却试样,使改性层有残余奥氏体出现,并生成新相Fe3N,形成了一层厚约52.10μm的含有柱状晶与细晶区双层结构的改性层。PDP处理使45钢表层在一定深度范围内显微硬度提高约2.9倍,耐磨损性能也得到了有效的改善,磨损质量损失仅为基体的1/3,磨痕宽度也明显减小。

脉冲气体爆炸-等离子体技术对工具钢表面改性的研究现状

介绍了脉冲气体爆炸-等离子体技术的主要特点,总结了近些年来采用该技术对碳素工具钢、合金工具钢以及高速工具钢等3类工具钢进行改性的研究现状,并对该技术的改性机理做了解释。经该技术处理之后,会在材料表面形成一层致密的改性层,该改性层的存在,能够有效提高工具钢的表面硬度、耐磨性等性能,而且该技术具有环保、能量利用率高等优点。因此,该技术适用于对工具钢及其它种类的钢材进行改性处理,以拓宽材料的应用领域。

脉冲爆炸-等离子体技术制备的TC4钛合金表面改性层的组织与耐磨性能

采用脉冲爆炸-等离子体技术(PPD)在TC4钛合金表面制备改性层,研究了脉冲次数(n)对改性层显微结构、相组成、表面粗糙度、硬度及耐磨性的影响。结果表明:PPD处理使TC4钛合金表面发生快速熔凝并诱发马氏体相变,改性层的主要物相为Ti、TiN、Ti_xOy。改性层厚度和材料表面粗糙度(Ra)随脉冲次数的增加而增大。改性层硬度在近表面10μm处达到最大,为561.4 HK0.01,较基体提高约69.1%。在载荷为2、4、6 N下,与基体试件相比,脉冲2次试件磨损体积分别减少93.6%、78.7%、34.7%,耐磨性提升明显。

脉冲爆炸-等离子体处理M42高速钢的表面改性

为了提高M42高速钢的表面硬度和耐磨性,利用脉冲爆-炸等离子体(PDP)对该钢进行表面改性。通过SEM、XRD、显微硬度计、摩擦磨损试验机研究了脉冲处理前后表面形貌、元素成分、表面硬度和耐磨损性的变化。结果表明,表层马氏体(α-Fe)向奥氏体(γ-Te)转变,少量碳化物FeW_3C溶解于γ-Fe中,表层出现残余压应力且晶粒细化,沉积在表面的"雨滴"状熔滴由W和O等元素组成。经两次脉冲处理后硬化层最厚耐磨性较好。