稀土对模具钢表面Ni-Al涂层的影响毕业论文.doc

编号
毕业设计(论文)
题目稀土对模具钢表面Ni-Al涂层的影响

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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目录
摘要 3
1. 前言 4
H13钢及其热处理方法的简介 4
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10
11
12
12
12
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X射线衍射分析 15
18
扫描电镜分析 20
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29
致谢 30
参考文献 31
摘要
H13模具钢(国内牌号为4Cr5MoSiV1)是世界上普遍使用的强韧兼具的热作模具钢。通过对其表面进行改性处理,使之适应更复杂的工况条件,具有巨大的经济效应、环境效应和社会效应。H13模具钢渗铝或镍铝共渗后,可以明显提高模具的表面硬度、耐磨损性能、高温抗氧化性能和耐腐蚀性能,但是其渗铝工艺过程中往往存在着渗铝温度较高、时间较长等问题。稀土元素的添加可以降低渗铝温度,大幅度缩短渗铝时间。本课题研究的是稀土元素对H13模具钢表面Ni-Al涂层的影响。工艺实验分为两个阶段进行。第一阶段是在试样表面刷镀一层镍层,刷镀镍层的厚度分别为0µm、20µm、50µm、80µm;第二阶段是在镀镍试样表面进行稀土铝共渗,稀土添加剂为CeO2,%(wt),稀土铝共渗温度为950℃,保温时间为6小时,冷却方式为随炉冷却。利用OLYMPUS GX51金相显微镜、JSM6460LV型扫描电镜及能谱仪、DX2700型X射线衍射仪、HVS-1000型显微硬度计、NanoMap500LS三维纳米划痕仪和HSR-2M高速往复摩擦磨损实验机等设备,从渗层的成分、组织和性能等方面进行分析研究,实验证明:稀土元素的添加显著提高了H13模具钢表面Ni-Al涂层的硬度和耐磨损性能。
关键词:H13钢; 模具钢;渗铝;稀土;稀土-铝共渗;
1 前言
H13钢及其热处理方法的简介
H13模具钢(国内牌号为4Cr5MoSiV1)是世界上普遍使用的强韧兼具的热作模具钢,具有高的淬透性和抗热裂能力。因其具有良好的热强性、红硬性、较高的韧性和抗热疲劳性能,广泛用于铝合金的热挤压模和压铸模,同时也可用于制作热锻模和塑料模,是一种强韧兼备、质优价廉的钢种。
H13钢属于中合金铬系热作模具钢,这类钢的过冷奥氏体比较稳定,具有很高的淬透性,一般采用空淬也可以得到较高的硬度。为了防止淬火加热时模具表面的氧化脱碳,最好采用可控气氛加热、真空热处理炉或盐浴炉进行淬火加热。由于这些钢中含有一定数量的钒,具有良好的抗过热敏感性。淬火硬度开始会随淬火温度的提高而增高,当升到1050~1070℃时达到最大值,此后再提高淬火温度,硬度增加很少而晶粒度开始长大。
渗铝是金属材料表面化学热处理的一种方法,是把钢制工件或介质加热到一定温度使铝原子渗入并扩散到钢材基体内的过程。根据不同的使用要求、渗铝可在碳钢、低合金钢及高铬镍合金钢基体上进行。这些材料经过渗铝后,在其表面形成一层具有特殊性能的铁-铝合金层,从而提高材料的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能。渗铝的方法有多种,一般按处理过程的介质状态,操作方法及加热手段可分为:固体粉末包埋扩散渗铝,液体热浸扩散渗铝,气体渗铝,涂刷和喷涂渗铝,静电喷涂渗铝,电泳沉积渗铝,熔融盐电解渗铝,中频高频料浆快速感应渗铝等多种方法。其中应用最多的是固体粉末包埋扩散渗铝和液体热浸扩散渗铝两种方法。凡钢材需要弯曲、焊接等再加工的一般均采用固体粉末包埋扩散渗铝方法。
渗铝钢的性能:
(1)机械性能
总体上说,渗铝钢的机械性能取决于母材的机械性能,但在钢材表面进行