【摘 要】
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H13钢作为一种工业中常用的热锻模具钢,在服役过程中长时间受到机械载荷,热冲击等,模具表面易发生磨损和热疲劳等失效。为了提高H13钢表面力学性能,延长H13钢模具的寿命,本文分别采用激光表面淬火和激光熔覆高熵合金熔覆层技术,提高H13钢表面力学性能。采用激光表面淬火技术,对H13钢表面进行组织相变加工,得到一定厚度的相变硬化层,同时保持H13钢内部组织不发生变化。设计功率和行进速度的正交实验,得到
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H13钢作为一种工业中常用的热锻模具钢,在服役过程中长时间受到机械载荷,热冲击等,模具表面易发生磨损和热疲劳等失效。为了提高H13钢表面力学性能,延长H13钢模具的寿命,本文分别采用激光表面淬火和激光熔覆高熵合金熔覆层技术,提高H13钢表面力学性能。采用激光表面淬火技术,对H13钢表面进行组织相变加工,得到一定厚度的相变硬化层,同时保持H13钢内部组织不发生变化。设计功率和行进速度的正交实验,得到最佳参数,功率200W,行进速度300mm/min。实验结果表明,改变功率和行进速度,对硬化层宽度影响较小。功率对硬化层的深度影响较大,在保证硬化层成形良好,没有氧化烧蚀等缺陷时,功率越大,硬化层深度越大。随着行进速度的增加,硬化层的深度逐渐降低。当功率为200W,行进速度为300mm/min时,可以获得较高的平均硬度,768.3HV。随着离焦量的增加,硬化深度先增加后降低,当离焦量为3mm时,可以获得较好硬化区域形貌及较高的硬度。表面氧化层有利于H13钢表面对激光能量的吸收,但是会降低表面硬度。对H13钢淬火试样和最佳工艺参数H13钢表面淬火试样进行耐磨性测试,结果表明H13钢表面淬火试样耐磨性优于H13钢淬火试样。在H13钢表面利用激光熔覆技术制备了Co1.5CrFeNi1.5Ti0.75高熵合金熔覆层。研究了功率和行进速度变化,对高熵合金熔覆层成形的影响。当功率200W,行进速度300mm/min时,熔覆层成形良好,平均硬度最高,达到643.1HV,耐磨性能也最好,熔覆层物相组织为BCC和FCC相。探究了Nb含量变化对高熵合金熔覆层的组织和性能影响。当Nb含量为0.5at.%时,获得最高平均硬度,810.3HV,同时熔覆层耐磨性能最好,随着Nb含量的增加,耐磨性先增加后降低。熔覆层的物相组织为BCC相、FCC相和Laves相,随着Nb含量的增加,Laves相增加。
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