本文關(guān)鍵詞：H13鋼不同固體滲硼工藝制備的滲層高溫摩擦磨損性能與機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：固體滲硼技術(shù)是一種常用的提高H13熱作模具鋼使用壽命的表面處理方法。為改善固體滲硼工藝溫度高、處理時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn),表面形變預(yù)處理、稀土催滲、加電場(chǎng)輔助滲硼等復(fù)合處理技術(shù)引起了廣泛關(guān)注。本課題組通過(guò)噴丸預(yù)處理和稀土催滲共同輔助,實(shí)現(xiàn)了580℃低溫固體滲硼。本文對(duì)850℃滲硼后所得Fe2B單相高溫滲硼層、高能?chē)娡桀A(yù)處理輔助高溫滲硼層、稀土催滲輔助高溫滲硼層以及580℃低溫滲硼層的高溫摩擦磨損性能進(jìn)行了研究,通過(guò)光學(xué)輪廓儀、掃描電鏡(SEM)、顯微硬度計(jì)和原位納米硬度測(cè)試系統(tǒng)、X射線衍射儀(XRD),對(duì)樣品的表面粗糙度、滲硼層厚度及組織形貌、滲硼層硬度、滲層物相組成進(jìn)行了研究;使用UMT-3型高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)以及光學(xué)輪廓儀對(duì)滲硼層的摩擦系數(shù)、磨損體積進(jìn)行了研究,并采用SEM、能譜分析(EDS)、XRD等測(cè)試對(duì)磨痕表面宏觀和微觀形貌、磨屑氧元素相對(duì)含量、磨痕表面物相進(jìn)行了分析,討論了滲硼層的磨損機(jī)理。具體研究結(jié)果如下:1.退火態(tài)H13鋼經(jīng)850℃固體滲硼及后續(xù)熱處理后得到Fe2B單相滲硼層,其顯微硬度約為1600HV0.1,滲層厚度約為37μm;滲硼層摩擦系數(shù)隨磨損試驗(yàn)溫度升高而降低,其突變是由于滲層開(kāi)始磨穿所導(dǎo)致,滲硼層的磨損體積隨溫度升高而增大,600℃時(shí)迅速增大;2.磨損試驗(yàn)溫度為400℃時(shí),退火態(tài)H13鋼850℃滲硼所得Fe2B單相滲層磨損機(jī)理主要為疲勞剝落磨損以及輕微氧化磨損;500℃時(shí)磨損機(jī)理開(kāi)始向氧化磨損轉(zhuǎn)變;600℃時(shí)氧化磨損機(jī)制占主導(dǎo)地位;700℃時(shí)氧化磨損加劇,樣品表面出現(xiàn)龜裂狀形貌,磨痕周?chē)鷿B層發(fā)生高溫疲勞剝落。3.噴丸輔助的850℃滲硼樣品與拋光態(tài)滲硼試樣相比,滲層硬度約提高100HV,厚度提高約22%,但其表面粗糙度顯著提高。噴丸所產(chǎn)生的凹谷形貌在高溫磨損過(guò)程中可以起到存屑減摩的作用,降低了其初期摩擦系數(shù)。相同磨損試驗(yàn)條件下,噴丸態(tài)滲硼試樣的磨損體積均小于拋光態(tài)滲硼試樣。4.噴丸輔助850℃滲硼樣品和未滲硼試樣磨損試驗(yàn)后表面氧化物均為Fe2O3,磨損機(jī)理主要為高溫氧化磨損。由于噴丸納米化預(yù)處理引入殘余應(yīng)力并使硼化物晶粒細(xì)化,噴丸輔助滲硼試樣磨痕兩邊的滲硼層未發(fā)現(xiàn)疲勞剝落,然而拋光態(tài)滲硼試樣磨痕兩邊滲層則出現(xiàn)了明顯的疲勞剝落現(xiàn)象。5.在滲硼劑中添加2.5%和5%稀土能顯著提高滲硼層厚度、顯微硬度與致密性,但表面粗糙度略有增加;5%稀土輔助滲硼樣品滲層厚度比不加稀土滲硼試樣提高約27%,且顯微硬度提高約60HV;10%稀土滲硼試樣滲層厚度最大,但顯微硬度、致密性明顯下降,表面粗糙度顯著增大至Ra 3.32。6.5%稀土滲硼試樣與不加稀土滲硼試樣相比,滲層磨穿時(shí)間約增加一倍,磨損體積降低21%,其磨損體積相對(duì)其它樣品最小;5%稀土滲硼試樣耐高溫磨損性能與未滲硼H13鋼相比提高近1.6倍。加入5%稀土催滲輔助的H13鋼滲硼層耐高溫磨損性能較優(yōu)。7.H13鋼經(jīng)580℃低溫固體滲硼后得到Fe2B和Fe B雙相滲硼層;噴丸輔助低溫滲硼試樣的表面粗糙度低于拋光態(tài)試樣,其粗糙度分別約為Ra 1.87、Ra2.06;噴丸輔助H13鋼低溫滲硼試樣滲層硬度和致密性高于拋光態(tài)低溫滲硼試樣,其納米硬度分別為23Gpa和18GPa;8.磨損試驗(yàn)溫度為300℃時(shí),低溫滲硼層磨損機(jī)理主要為疲勞剝落磨損以及輕微氧化磨損;400℃時(shí)磨損機(jī)理開(kāi)始向氧化磨損轉(zhuǎn)變;500℃以上時(shí),氧化磨損不斷加劇。本文制備的低溫滲硼層在600℃時(shí)耐磨損性能顯著下降,其對(duì)基體高溫磨損的保護(hù)作用已顯著減弱。
【關(guān)鍵詞】：H13鋼 Fe2B單相滲層 噴丸預(yù)處理 稀土元素 低溫滲硼 高溫摩擦磨損
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 綜述13-28
• 1.1 引言13
• 1.2 H13 熱作模具鋼簡(jiǎn)介13-14
• 1.3 模具表面處理14-16
• 1.4 鋼鐵滲硼技術(shù)16-19
• 1.4.1 滲硼工藝簡(jiǎn)介16-17
• 1.4.2 固體滲硼概述17
• 1.4.3 影響固體滲硼的主要因素17-19
• 1.5 摩擦磨損19-26
• 1.5.1 摩擦磨損概述19-20
• 1.5.2 干滑動(dòng)摩擦學(xué)行為20-22
• 1.5.3 磨損失效主要機(jī)制22
• 1.5.4 熱作模具鋼高溫摩擦磨損22-24
• 1.5.6 滲硼層摩擦磨損研究現(xiàn)狀24-26
• 1.6 課題研究?jī)?nèi)容和意義26-28
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法28-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料28
• 2.2 固體滲硼工藝方法28-29
• 2.3 滲層橫截面金相制作29
• 2.4 顯微硬度和納米硬度檢測(cè)29
• 2.5 XRD物相分析29
• 2.6 殘余應(yīng)力分析29-30
• 2.7 噴丸納米化表征30
• 2.8 高溫摩擦磨損測(cè)試30-32
• 2.9 表面形貌及磨損體積測(cè)試32-33
• 2.10 磨損機(jī)理分析33-34
• 第三章 Fe_2B滲硼層高溫摩擦磨損性能與機(jī)理研究34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分34-35
• 3.2.1 高溫固體滲硼實(shí)驗(yàn)34-35
• 3.2.2 高溫摩擦磨損實(shí)驗(yàn)參數(shù)35
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析35-44
• 3.3.1 滲硼層表面形貌35-36
• 3.3.2 滲硼層組織形貌、顯微硬度和物相分析36-38
• 3.3.3 摩擦系數(shù)曲線分析38-39
• 3.3.4 磨損體積、磨痕形貌分析39-43
• 3.3.5 高溫磨損機(jī)理研究43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 噴丸處理對(duì)滲硼層高溫摩擦磨損性能的影響46-60
• 4.1 引言46
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分46-47
• 4.2.1 噴丸預(yù)處理輔助高溫滲硼實(shí)驗(yàn)46-47
• 4.2.2 高溫摩擦磨損實(shí)驗(yàn)參數(shù)47
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析47-59
• 4.3.1 噴丸表面納米化表征47-49
• 4.3.2 噴丸對(duì)滲硼層表面形貌的影響49-50
• 4.3.3 滲硼層相組成、組織形貌及顯微硬度研究50-52
• 4.3.4 摩擦系數(shù)曲線分析52-56
• 4.3.5 磨損機(jī)理研究56-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 稀土對(duì)H13 鋼固體滲硼層高溫摩擦磨損性能的影響60-70
• 5.1 引言60
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分60-61
• 5.2.1 稀土催滲輔助高溫滲硼實(shí)驗(yàn)60-61
• 5.2.2 高溫摩擦磨損實(shí)驗(yàn)參數(shù)61
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析61-69
• 5.3.1 稀土對(duì)滲硼層表面形貌的影響61-62
• 5.3.2 稀土對(duì)滲硼層組織形貌、顯微硬度的影響62-64
• 5.3.3 滲硼層相組成64
• 5.3.4 摩擦系數(shù)曲線分析64-66
• 5.3.5 磨損機(jī)理研究66-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第六章 低溫固體滲硼滲層高溫摩擦磨損性能與機(jī)理研究70-83
• 6.1 引言70
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分70-72
• 6.2.1 低溫固體滲硼實(shí)驗(yàn)70-72
• 6.2.2 高溫摩擦磨損實(shí)驗(yàn)參數(shù)72
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析72-81
• 6.3.1 滲硼層表面形貌72-73
• 6.3.2 滲硼層組織形貌、納米硬度和物相分析73-75
• 6.3.3 摩擦系數(shù)曲線分析75-77
• 6.3.4 磨損體積、磨痕形貌分析77-80
• 6.3.5 高溫磨損機(jī)理研究80-81
• 6.5 本章小結(jié)81-83
• 第七章 結(jié)論與展望83-85
• 7.1 結(jié)論83-84
• 7.2 展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表的論文89-90
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的項(xiàng)目90-91
• 致謝91

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 石子源,隋珍;低溫稀土滲硼研究[J];大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào);1997年04期

  本文關(guān)鍵詞：H13鋼不同固體滲硼工藝制備的滲層高溫摩擦磨損性能與機(jī)理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：285311