脉冲磁化处理对M42高速钢刀具组织和力学性能的影响

发布时间：2019-09-17 02:13

【摘要】：对M42高速钢刀具进行脉冲磁化处理,考察脉冲磁场对组织和性能的影响,分析了脉冲磁场改变微观组织以及力学性能作用机理.运用TEM和激光共聚焦显微镜分析了脉冲磁场冲击前后高速钢位错组态、碳化物分布以及微观组织的变化.研究表明,高速钢经脉冲磁化处理后,发生晶格畸变,基体内析出大量弥散碳化物,微观组织变细密,晶粒细化.微观组织的变化导致力学性能发生变化,材料Rockwell硬度与显微硬度均显著提高,Rockwell硬度最大可以增加2.9 HRC.基于位错理论分析了脉冲磁场作用下高速钢的强化机制,磁场作用于位错的力足以克服位错线张力引起的阻力和晶格点阵引起的阻力,从而使位错能以Orowan机制产生增殖、滑移,致使位错密度增加.
【图文】：

第3期单向方波、频率较低时可产生稳定、连续、磁场强度较高的脉冲磁场,实验所使用的脉冲磁化处理参数为:电流选取波形为单向方波、频率为10Hz的脉冲电流,动、静铁芯气隙间距固定为3mm,处理时间为2min,磁场强度取值范围为20~1500mT.使用TecnaiG2F20场发射透射电镜(TEM)观察磁化处理前后材料位错组态变化,并使用高分辨透射电镜(HRTEM)观察其原子结构.经过预磨、抛光处理后的试样通过2种腐蚀剂配合完成金相腐蚀,首先使用4%硝酸酒精溶液(体积分数)腐蚀出马氏体相及碳化物,然后使用苦味酸混合液(5~8g苦味酸+8~12mL洗洁精+100mL水)腐蚀出晶界,然后用吹风机吹干,最后使用KEYENCEVK-X100激光共聚焦显微镜观察材料碳化物分布、形貌、金相组织等微观结构.实验中脉冲磁化处理参数为脉冲频率10Hz,处理时间2min,磁场强度1500mT.使用HR-150A型Rockwell硬度计测量不同磁场强度脉冲磁场处理前后试样Rockwell硬度,每组处理参数取3个试样,每个试样磁化处理前后各测量5次,结果取平均值.使用FM-300显微硬度计测量磁化处理前后试样显微硬度,负载0.98N,保持时间为15s.2结果与讨论2.1脉冲磁场冲击对位错组态的影响图2所示为M42高速钢经脉冲磁场冲击前后位错组态的TEM像.可以看出,与未处理试样相比,脉冲磁场冲击后的试样中位错数量明显增加,且出现图1脉冲磁化处理系统示意图Fig.1Schematicdiagramofpulsedmagnetictreatmentsystem图2脉冲磁化处理前后M42高速钢位错组态的TEM像Fig.2TEMimagesofM42highspeedsteelbefore(a)andafter(b)pulsedmagnetictreatment马利平等:脉冲磁化处理对M42高速钢刀具组织和力学性能的影响309

第3期单向方波、频率较低时可产生稳定、连续、磁场强度较高的脉冲磁场,实验所使用的脉冲磁化处理参数为:电流选取波形为单向方波、频率为10Hz的脉冲电流,动、静铁芯气隙间距固定为3mm,处理时间为2min,磁场强度取值范围为20~1500mT.使用TecnaiG2F20场发射透射电镜(TEM)观察磁化处理前后材料位错组态变化,并使用高分辨透射电镜(HRTEM)观察其原子结构.经过预磨、抛光处理后的试样通过2种腐蚀剂配合完成金相腐蚀,首先使用4%硝酸酒精溶液(体积分数)腐蚀出马氏体相及碳化物,然后使用苦味酸混合液(5~8g苦味酸+8~12mL洗洁精+100mL水)腐蚀出晶界,然后用吹风机吹干,最后使用KEYENCEVK-X100激光共聚焦显微镜观察材料碳化物分布、形貌、金相组织等微观结构.实验中脉冲磁化处理参数为脉冲频率10Hz,处理时间2min,磁场强度1500mT.使用HR-150A型Rockwell硬度计测量不同磁场强度脉冲磁场处理前后试样Rockwell硬度,每组处理参数取3个试样,每个试样磁化处理前后各测量5次,结果取平均值.使用FM-300显微硬度计测量磁化处理前后试样显微硬度,负载0.98N,保持时间为15s.2结果与讨论2.1脉冲磁场冲击对位错组态的影响图2所示为M42高速钢经脉冲磁场冲击前后位错组态的TEM像.可以看出,与未处理试样相比,脉冲磁场冲击后的试样中位错数量明显增加,且出现图1脉冲磁化处理系统示意图Fig.1Schematicdiagramofpulsedmagnetictreatmentsystem图2脉冲磁化处理前后M42高速钢位错组态的TEM像Fig.2TEMimagesofM42highspeedsteelbefore(a)andafter(b)pulsedmagnetictreatment马利平等:脉冲磁化处理对M42高速钢刀具组织和力学性能的影响309
【作者单位】： 北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目50935001和51205024资助~~
【分类号】：TG71;TG142.45

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号：2536572