论文部分内容阅读
LD钢是一种新型的冷作模具钢,已广泛应用于模具制造业。但是模具钢常处于高应力、高冲击力作用下易被磨损,模具使用寿命不高,对其进行表面强化可以有效提高表面硬度和耐磨性。在众多表面强化方法中TD盐浴法具有设备简单、强化效果好等优点,故TD法已成为提高模具耐磨性的有效途径。本文通过对LD冷作模具钢进行TD盐浴法制备碳化钒涂层,探究了渗钒工艺对渗钒层组织、物相及性能的影响,并探讨渗钒层形成机制;研究不同磨损试验条件下渗钒层的摩擦磨损行为和磨损机制。同时研究稀土添加量对渗钒层组织和性能的影响。研究结果表明:盐浴最佳基础配方为:78 Na2B4O7+8 V2O5+4 Al+10 NaF,wt.%;不同温度、时间工艺下制备得到的渗钒层物相均为VCx相,覆层厚度和显微硬度随渗钒温度的升高而增加,覆层厚度和显微硬度值随TD盐浴渗钒处理时间增长而增加。LD钢最佳渗钒工艺为950℃×8 h,该工艺下得到的渗钒层厚度约为6.1μm,显微硬度值约为1975 HV,约为原始试样显微硬度值的2.63倍。950℃时渗层的生长动力学曲线满足类抛物线形方程l2.632=13.657t,形成的碳化钒晶粒为等轴晶粒。随着载荷和滑动速度的增加,渗钒试样和原始试样的摩擦系数均逐渐降低,在8.2 N载荷下,渗钒后试样的磨损体积约为原始试样磨损体积的1/10~1/9。在不同滑动速度条件下,渗钒试样的体积磨损量均约为原始试样体积磨损量的1/8~1/7,故LD钢经TD盐浴渗钒处理后,耐磨性得到了有效提高。渗钒层磨损机制主要为疲劳磨损和粘着磨损。950℃×8 h TD盐浴稀土渗钒工艺中稀土最佳添加量为4%,其渗层厚度和硬度分别为7.5μm和2235 HV,与普通渗钒相比,分别提高了29.3%和22.8%。此外,添加4%稀土后渗层表面晶粒尺寸约为0.32μm,未添加稀土渗钒层表面晶粒尺寸约为0.57μm,故添加稀土后具有明显的细化晶粒作用。