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固体渗硼技术是改善H13模具钢性能,提高其使用寿命的有效手段,但是传统的固体渗硼具有处理温度高、保温时间长等缺点,表面形变预处理、稀土辅助渗硼和低温渗硼等技术成为了研究热点。本文以H13模具钢为基体,开展了普通渗硼、镀镍渗硼、稀土辅助渗硼和低温渗硼实验,研究了不同工艺、稀土辅助渗硼以及低温等条件对镀镍渗硼渗层组织性能的影响,具体实验结果表明:对于普通渗硼实验,最佳渗硼剂配方为:5%B4C+5%KBF4+5%活性炭+余量碳化硅;相较于普通渗硼,镀镍渗硼形成的渗层厚度更大,较佳的镀镍渗硼工艺为:加热温度980°C,保温时间5h。相较于普通渗硼,镀镍渗硼渗层中还具有γ-(Fe,Ni)和(Fe,Ni)2B和(Fe,Ni)B相,使得材料的耐磨性得到较大提升。硬度方面,镀镍渗硼和普通渗硼渗层在距离试样表层25μm左右处硬度达到峰值,普通渗硼渗层硬度最大值为1550HV0.1,镀镍渗硼渗层硬度最大值为1420HV0.1;外层普通渗硼渗层硬度高于镀镍渗硼渗层,内层反而低于镀镍渗硼渗层硬度,主要是因为镀镍渗硼渗层表面相对较为疏松,存在较多的孔洞等缺陷。对于稀土(CeCl3)辅助渗硼实验,通过对不同CeC13含量对H13钢稀土辅助渗硼实验后,发现渗层的厚度和CeC13含量成正比,加入了 CeC13的渗硼使得H13钢的渗层组织变得更紧密,5%CeC13辅助渗硼渗层的致密度、显微硬度有较大提高,表面粗糙度也增大;1 0%CeCl3辅助渗硼渗层的表面粗糙度显著增大,但是其显微硬度和致密度却大幅度下降。加入0、2.5%、5%、10%CeCl3辅助渗硼样品的摩擦系数分别在440s、610s、850s、650s时到达最高值。样品的磨损量从大到小分别为:H13钢样品、普通渗硼、2.5%CeCl3辅助渗硼、10%CeCl3辅助渗硼、5%CeCl3辅助渗硼。5%CeCl3辅助渗硼样品的高温摩擦磨损性能是H13钢基体的1.7倍。对于580℃低温渗硼实验,抛光态样品和喷丸样品在580℃低温渗硼处理后的样品表面粗糙度分别为Ra2.06、Ra1.87,硬度分别为18GPa、23GPa,抛光态渗硼样品渗层致密度比喷丸渗硼样品高,得到的渗层组织为FeB和Fe2B双相。两种低温渗硼样品在300-700℃的摩擦系数曲线变化趋势类似,当实验温度为300℃时,两种渗层表现出良好的耐摩擦磨损性能;实验温度为400、500℃时,此时摩擦曲线波动幅度变大;当实验温度为600、700℃时,两种渗硼样品的摩擦系数曲线初段差异较大,抛光态样品渗层很快就被磨穿,失去对基体的保护作用,而喷丸渗硼样品的摩擦系数先上升、再下降、最后在上升。当摩擦磨损实验温度为300℃时,两种低温渗硼样品的磨损机制主要为疲劳剥落磨损和轻微氧化磨损;当温度提升至400℃时,磨损机制主要为氧化磨损:600℃时磨痕附近出现了一些片状磨屑以及高温疲劳裂纹;当实验温度为700℃时,磨痕中出现了强烈的氧化磨损,形成了较大的疲劳剥落坑。