【摘 要】
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38CrMoAl合金钢因其具有较好的塑性和韧性,强度、硬度较高。常用于制造要求具有高耐磨性、高疲劳强度等运动部件。电子束加热功率密度大,能使材料表面在很短时间内加温熔化,良好的传热基础使得金属表面获得较大的凝固速度,以改善38CrMoAl钢的表面性能,扩大其使用范围。本课题研究采用连续型扫描电子束方法在齿轮钢38CrMoAl表面制备力学性能良好的TiN/Ni合金化层,以期改善其表面强度。本实验利用
【基金项目】
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基于扫描电子束的新型抛光技术机理和数学建模研究,国家自然科学基金项目（编号:51665009）； 模具钢新型扫描电子束热抛光技术与表面特性研究,广西区自然科学基金项目（编号:2017GXNSFDA198007）；
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38CrMoAl合金钢因其具有较好的塑性和韧性,强度、硬度较高。常用于制造要求具有高耐磨性、高疲劳强度等运动部件。电子束加热功率密度大,能使材料表面在很短时间内加温熔化,良好的传热基础使得金属表面获得较大的凝固速度,以改善38CrMoAl钢的表面性能,扩大其使用范围。本课题研究采用连续型扫描电子束方法在齿轮钢38CrMoAl表面制备力学性能良好的TiN/Ni合金化层,以期改善其表面强度。本实验利用等离子热喷涂技术在钢表面制备TiN/Ni预涂覆层,然后采用扫描电子束合金化处理,借助SEM、EDS、XRD、维氏硬度计、摩擦磨损试验机等现代测试手段。分别探讨了TiN/Ni添加量对扫描电子束表面合金化层的显微组织及力学性能的影响;讨论了电子束工艺参数对合金化层显微组织和力学性能的影响;探究了预涂覆层厚度和表面倾斜角度对合金化层显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:利用连续型扫描电子束技术对38CrMoAl钢表面TiN/Ni合金化后,试样截面由合金化层、热影响区和基体三部分组成。当预涂覆层中TiN添加比例达到20%时,合金化层表层主要有等轴晶和柱状晶组成,且等轴晶粒细小,分布均匀。合金化层表面硬度随束流增大呈先增大后减小的趋势。磨损失重随着束流的增大呈现先减少后增大的变化规律。随着电子枪水平移动速度的增大,合金化层顶部的晶粒得到细化,截面最大显微硬度随着电子束束流的增加呈先增大后减小的趋势。随着预涂覆层厚度的增大,合金化层表面TiN含量增大,合金化层表面硬度呈现先增大后减小的趋势。随着表面倾斜角度的增大,合金化层表面TiN含量减少,合金化层显微硬度随之降低。
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