【摘要】：對(duì)M42高速鋼刀具進(jìn)行脈沖磁化處理,考察脈沖磁場(chǎng)對(duì)組織和性能的影響,分析了脈沖磁場(chǎng)改變微觀組織以及力學(xué)性能作用機(jī)理.運(yùn)用TEM和激光共聚焦顯微鏡分析了脈沖磁場(chǎng)沖擊前后高速鋼位錯(cuò)組態(tài)、碳化物分布以及微觀組織的變化.研究表明,高速鋼經(jīng)脈沖磁化處理后,發(fā)生晶格畸變,基體內(nèi)析出大量彌散碳化物,微觀組織變細(xì)密,晶粒細(xì)化.微觀組織的變化導(dǎo)致力學(xué)性能發(fā)生變化,材料Rockwell硬度與顯微硬度均顯著提高,Rockwell硬度最大可以增加2.9 HRC.基于位錯(cuò)理論分析了脈沖磁場(chǎng)作用下高速鋼的強(qiáng)化機(jī)制,磁場(chǎng)作用于位錯(cuò)的力足以克服位錯(cuò)線(xiàn)張力引起的阻力和晶格點(diǎn)陣引起的阻力,從而使位錯(cuò)能以O(shè)rowan機(jī)制產(chǎn)生增殖、滑移,致使位錯(cuò)密度增加.
【圖文】：

第3期單向方波、頻率較低時(shí)可產(chǎn)生穩(wěn)定、連續(xù)、磁場(chǎng)強(qiáng)度較高的脈沖磁場(chǎng),實(shí)驗(yàn)所使用的脈沖磁化處理參數(shù)為:電流選取波形為單向方波、頻率為10Hz的脈沖電流,動(dòng)、靜鐵芯氣隙間距固定為3mm,處理時(shí)間為2min,磁場(chǎng)強(qiáng)度取值范圍為20~1500mT.使用TecnaiG2F20場(chǎng)發(fā)射透射電鏡(TEM)觀察磁化處理前后材料位錯(cuò)組態(tài)變化,并使用高分辨透射電鏡(HRTEM)觀察其原子結(jié)構(gòu).經(jīng)過(guò)預(yù)磨、拋光處理后的試樣通過(guò)2種腐蝕劑配合完成金相腐蝕,首先使用4%硝酸酒精溶液(體積分?jǐn)?shù))腐蝕出馬氏體相及碳化物,然后使用苦味酸混合液(5~8g苦味酸+8~12mL洗潔精+100mL水)腐蝕出晶界,然后用吹風(fēng)機(jī)吹干,最后使用KEYENCEVK-X100激光共聚焦顯微鏡觀察材料碳化物分布、形貌、金相組織等微觀結(jié)構(gòu).實(shí)驗(yàn)中脈沖磁化處理參數(shù)為脈沖頻率10Hz,處理時(shí)間2min,磁場(chǎng)強(qiáng)度1500mT.使用HR-150A型Rockwell硬度計(jì)測(cè)量不同磁場(chǎng)強(qiáng)度脈沖磁場(chǎng)處理前后試樣Rockwell硬度,每組處理參數(shù)取3個(gè)試樣,每個(gè)試樣磁化處理前后各測(cè)量5次,結(jié)果取平均值.使用FM-300顯微硬度計(jì)測(cè)量磁化處理前后試樣顯微硬度,負(fù)載0.98N,保持時(shí)間為15s.2結(jié)果與討論2.1脈沖磁場(chǎng)沖擊對(duì)位錯(cuò)組態(tài)的影響圖2所示為M42高速鋼經(jīng)脈沖磁場(chǎng)沖擊前后位錯(cuò)組態(tài)的TEM像.可以看出,與未處理試樣相比,脈沖磁場(chǎng)沖擊后的試樣中位錯(cuò)數(shù)量明顯增加,且出現(xiàn)圖1脈沖磁化處理系統(tǒng)示意圖Fig.1Schematicdiagramofpulsedmagnetictreatmentsystem圖2脈沖磁化處理前后M42高速鋼位錯(cuò)組態(tài)的TEM像Fig.2TEMimagesofM42highspeedsteelbefore(a)andafter(b)pulsedmagnetictreatment馬利平等:脈沖磁化處理對(duì)M42高速鋼刀具組織和力學(xué)性能的影響309

第3期單向方波、頻率較低時(shí)可產(chǎn)生穩(wěn)定、連續(xù)、磁場(chǎng)強(qiáng)度較高的脈沖磁場(chǎng),實(shí)驗(yàn)所使用的脈沖磁化處理參數(shù)為:電流選取波形為單向方波、頻率為10Hz的脈沖電流,動(dòng)、靜鐵芯氣隙間距固定為3mm,處理時(shí)間為2min,磁場(chǎng)強(qiáng)度取值范圍為20~1500mT.使用TecnaiG2F20場(chǎng)發(fā)射透射電鏡(TEM)觀察磁化處理前后材料位錯(cuò)組態(tài)變化,并使用高分辨透射電鏡(HRTEM)觀察其原子結(jié)構(gòu).經(jīng)過(guò)預(yù)磨、拋光處理后的試樣通過(guò)2種腐蝕劑配合完成金相腐蝕,首先使用4%硝酸酒精溶液(體積分?jǐn)?shù))腐蝕出馬氏體相及碳化物,然后使用苦味酸混合液(5~8g苦味酸+8~12mL洗潔精+100mL水)腐蝕出晶界,然后用吹風(fēng)機(jī)吹干,最后使用KEYENCEVK-X100激光共聚焦顯微鏡觀察材料碳化物分布、形貌、金相組織等微觀結(jié)構(gòu).實(shí)驗(yàn)中脈沖磁化處理參數(shù)為脈沖頻率10Hz,處理時(shí)間2min,磁場(chǎng)強(qiáng)度1500mT.使用HR-150A型Rockwell硬度計(jì)測(cè)量不同磁場(chǎng)強(qiáng)度脈沖磁場(chǎng)處理前后試樣Rockwell硬度,每組處理參數(shù)取3個(gè)試樣,每個(gè)試樣磁化處理前后各測(cè)量5次,結(jié)果取平均值.使用FM-300顯微硬度計(jì)測(cè)量磁化處理前后試樣顯微硬度,負(fù)載0.98N,保持時(shí)間為15s.2結(jié)果與討論2.1脈沖磁場(chǎng)沖擊對(duì)位錯(cuò)組態(tài)的影響圖2所示為M42高速鋼經(jīng)脈沖磁場(chǎng)沖擊前后位錯(cuò)組態(tài)的TEM像.可以看出,與未處理試樣相比,脈沖磁場(chǎng)沖擊后的試樣中位錯(cuò)數(shù)量明顯增加,且出現(xiàn)圖1脈沖磁化處理系統(tǒng)示意圖Fig.1Schematicdiagramofpulsedmagnetictreatmentsystem圖2脈沖磁化處理前后M42高速鋼位錯(cuò)組態(tài)的TEM像Fig.2TEMimagesofM42highspeedsteelbefore(a)andafter(b)pulsedmagnetictreatment馬利平等:脈沖磁化處理對(duì)M42高速鋼刀具組織和力學(xué)性能的影響309
【作者單位】： 北京理工大學(xué)先進(jìn)加工技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目50935001和51205024資助~~
【分類(lèi)號(hào)】：TG71;TG142.45

【參考文獻(xiàn)】

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1 李紅旗,陳奇志,王燕斌,褚武揚(yáng);磁場(chǎng)促進(jìn)位錯(cuò)發(fā)射和運(yùn)動(dòng)的TEM原位研究[J];科學(xué)通報(bào);1997年21期

【共引文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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【相似文獻(xiàn)】

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1 李國(guó)川;脈沖磁化與等離子體滲氮復(fù)合工藝及其數(shù)值模擬[D];重慶交通大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：2536572