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冷冲压模具在成型时,受到较大的压力、冲击和磨损,其中磨损失效是冷冲压模具最主要的失效形式,它是制约着模具寿命的主要因素。利用激光熔覆技术在冷冲压模具磨损部位熔覆一层耐磨减摩覆层,提高抗磨损性能,既延长模具寿命,又节约材料成本,具有重要的理论与现实意义。本文采用半导体激光器在45钢表面制备铁基Cr3C2+MoS2耐磨减摩覆层样品,用金相显微镜、扫描电镜观测覆层组织形貌,用XRD、EPMA分析覆层成分,采用滑动摩擦磨损及泥沙磨损试验,测试激光覆层样品的摩擦学性能,探究其磨损机理,利用正交试验方法获得抗磨损性能最佳的成分配比与工艺参数组合。研究结果表明,铁基Cr3C2+MoS2复合激光覆层晶粒细小,组织由熔合线向表层依次为平面晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶,覆层与基板结合良好。铁基Cr3C2+MoS2覆层主要由Fe-Cr-Ni固溶体、Cr23C6碳化物、CrS及金属间化合物组成,覆层中可见保留的少量Cr3C2及大量MoS2颗粒。添加颗粒相后,覆层硬度显著提高,其中Fe-12%Cr3C2+6%MoS2覆层硬度达到718 HV0.2,较纯铁基覆层提高了63 HV0.2。正交组覆层样品的摩擦磨损试验结果表明,覆层表现出良好的耐磨减摩性能,覆层中保留的MoS2颗粒在摩擦时起到润滑作用,少量保留的Cr3C2颗粒为覆层提供良好支撑抵抗变形。与GCr15硬球干摩擦时,覆层样品(Fe-12%Cr3C2+6%MoS2、扫描速度8mm/s)干摩擦系数(0.192)仅为纯铁基覆层的70%、Cr12MoV的63%;相对耐磨性则分别为纯铁基覆层和Cr12MoV的1.9倍和2.4倍,覆层的干摩擦磨损机理主要为粘着磨损和轻微的磨粒磨损;而与退火态GCr15软球对磨时,覆层(Fe-9%Cr3C2+4.5%MoS2,扫描速度10mm/s)摩擦系数(0.183)最小,分别是Cr12MoV和铁基覆层的58%和73%,覆层样品与对磨球的磨损均有下降,相对耐磨性为铁基覆层的1.8倍、Cr12MoV的2.6倍,覆层干摩擦磨损机理主要为磨粒磨损及粘着磨损。通过以摩擦系数和体积磨损率为评价指标的正交极差分析,获得的最佳覆层制备参数组合分别为:与GCr15硬球对磨时,最优组合为(Fe-12%Cr3C2+6%MoS2,扫描速度6mm/s),与退火态GCr15软球摩擦时,最优组合为(Fe-9%Cr3C2+4.5%MoS2,扫描速度为6mm/s。)对正交试验得出的最优组合覆层样品进行滑动及泥沙磨损试验,结果表明,添加颗粒相的优化覆层具有良好的耐磨减摩性能。滑动摩擦时,与GCr15硬球对磨时,Fe-12%Cr3C2+6%MoS2覆层摩擦系数(0.167)仅为纯铁基覆层的59%、Cr12MoV的53%;与软球对磨时,Fe-9%Cr3C2+4.5%MoS2覆层摩擦系数(0.177)比纯铁基覆层和Cr12MoV样品分别下降了34%和45%。泥沙磨损试验中,Fe-9%Cr3C2+4.5%MoS2覆层和Fe-12%Cr3C2+6%MoS2覆层的相对耐磨性分别是Cr12MoV的1.8和2.1倍,纯铁基覆层的1.5倍和1.8倍,耐磨性显著提高。泥沙磨损形貌研究表明,添加的Cr3C2颗粒能对覆层基体形成一定的保护作用,有效减少磨损,铁基Cr3C2+MoS2覆层的磨损机理主要是表面微切削和多次塑性变形。