TD法混合盐浴渗钒在SDC99钢上的研究

对SDC99新型冷作模具钢的TD法盐浴渗钒配方进行了研究,确定出最佳的混合盐浴配方为75.6%硼砂+8.4%BaCl2+10%V2O5+6%Al粉。用该配方对SDC99钢进行950℃×4 h渗钒处理,能获得均匀、连续的碳化钒覆层。SDC99钢的碳化钒覆层与对比试验的Cr12MoV钢所获厚度相当,认为这是碳与钢中各种合金元素相互作用的结果。

表面渗钒处理对SDC99和Cr12MoV钢摩擦磨损性能的影响

以SDC99和Cr12MoV钢为研究对象,通过对两种钢进行TD法(Thermal diffusion)表面渗钒处理,对比研究了两种钢经摩擦磨损试验后表面微观组织及成分的变化规律。结果表明,采用TD法对SDC99和Cr12MoV钢表面进行渗钒处理均可减少钢表面犁沟的数量、降低犁沟深度;磨损后SDC99钢表面的渗钒覆层并未磨穿,磨屑在环境温度和摩擦生热的共同作用下发生了氧化;较Cr12MoV而言,SDC99钢的耐磨性能更好。

SDC99钢盐浴碳化钒覆层生长动力学及其摩擦磨损性能的研究

本文研究了SDC99钢TD法盐浴渗钒在不同温度,不同时间下的覆层厚度,建立了覆层生长动力学模型,并以Cr12MoV和T10钢作为对比试样,表明基体中的固溶碳含量控制覆层厚度及生长速率.覆层的力学性能测试结果显示,经TD渗钒后材料表层的硬度超过24 GPa,较渗钒前提高了约4倍,且耐磨损性能得到大幅度提高.

光发射谱对CrTiAlN涂层性能的影响

在不同光发射谱(OEM)条件下,采用闭合场非平衡磁控溅射技术(CFUBMSIP)在SDC99冷作模具钢表面沉积CrTiAlN涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪、原位纳米力学测试系统和销盘摩擦磨损试验机(POD)测试分析涂层的相结构、表面硬度以及耐磨损性能。结果表明:各条件下制备的CrTiAlN涂层均为FCC结构,且在(200)晶面择优取向;光发射谱值为65时,制备的CrTiAlN涂层具有较高的表面承载能力以及膜基结合力,纳米硬度和弹性模量分别为22.7 GPa和276.4 GPa;OEM65制备的CrTiAlN涂层较OEM70、OEM80制备的CrTiAlN涂层具有更低的摩擦因数和磨损率,表现出更佳的摩擦磨损性能。

SDC99钢盐浴TD法制备VC覆层形成机理的研究

对冷作模具钢SDC99盐浴渗V中VC覆层形成机理进行了研究.采用高分辨SEM和金相显微镜观察了渗V试样的横截面形貌及VC覆层微观形貌,并利用EDS对表面元素进行了能谱分析,利用XRD对盐浴试样表层进行了物相结构分析;采用原位纳米力学测试系统TriboIndenter对渗V试样截面硬度梯度进行了测试.结果表明:盐浴温度越高,在相同浸渗时间下形成的覆层越厚;VC覆层硬度约为22GPa,远高于基体硬度7.0GPa,覆层与基体之间硬度以较缓速度下降,表明界面处基体组织能对VC覆层起到良好的支撑作用.覆层生长的过程为:初始晶粒形核、长大,并有亚微晶粒在其表面生长;受钢中C活度的影响,覆层晶粒长成等轴晶,越靠近基体与覆层的界面,晶粒尺寸越小.在覆层晶粒生长初始阶段,SDC99钢上晶粒生长择优取向从(200)晶面转变为(111)晶面,随着时间的延长,覆层晶粒生长无明显择优取向,生长为等轴晶.

SDC99钢TD法盐浴渗钒层结合力及摩擦磨损性能

使用优化工艺对冷作模具钢SDC99进行TD法盐浴渗钒,获得了厚度约13μm的VC渗钒层,并对其截面形貌、物相、结合力、显微硬度梯度和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,渗后截面由表及里为渗钒层、过渡层、基体;渗钒层主要由VC相组成,同时还有一些VC_x（x=0.65~0.90）相;渗层到基体的硬度呈下降趋势;渗层与基体结合强度约为72 N;经过TD处理的试样比未经处理的试样磨损体积减少70%,VC渗层的磨损机理为试样表面初期产生犁沟,随磨损试验的进行逐渐产生微裂纹并不断扩展,最终导致渗层呈薄片状剥落,表现为疲劳磨损的特征。

SDC99钢离子氮碳共渗及稀土催渗

为探究SDC99冷作模具钢优化的氮碳共渗工艺,对其在不同温度、时间、气压、电压条件下的离子氮碳共渗效果开展研究。结果表明,在530℃×12 h、450~500 Pa、800~850 V、NH3/CO2为16∶1时,氮碳共渗效果较好,渗层深度为160~170μm,化合物层可达4~6μm,表面硬度为1100 HV0.3;随着稀土铈的加入,渗层深度增厚至210~220μm,化合物层可达8~10μm,其中γ’相含量由26.2%增至37.1%,表面硬度达1150 HV0.3,硬度梯度变平缓。稀土催渗样的磨损率比原始试样降低47%,耐磨性显著提高。