Cr12MoV钢渗钒层组织及耐磨性能

发布时间：2020-01-27 17:29

【摘要】：为改善Cr12MoV钢耐磨性,提高其使用寿命,通过950℃×8hTD盐浴渗钒处理在Cr12MoV钢表面制备渗钒层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射和摩擦磨损试验对渗钒层组织成分和磨损性能进行检测分析,结果表明:Cr12MoV钢表面渗钒层组织均匀致密,且覆层与基体间存在明显的界面,渗钒层厚度约为9.0μm。渗钒层主要物相由VCx相组成,碳化钒覆层具有(200)和(220)晶面择优取向。经渗钒处理后试样表面显微硬度可达2 002HV0.05,约为原始试样显微硬度值的2.88倍。用GCr15钢球作为摩擦副,载荷为4.9N,滑动速度为0.1m/s,磨损时间为30min条件下,渗钒层的摩擦因数约为0.58;渗钒后试样的磨损体积约为原始试样的0.29倍,其磨损的机制主要为粘着磨损。通过TD盐浴渗钒处理,在Cr12MoV钢表面制备碳化钒涂层可有效提高其耐磨性。
【图文】：

形貌,渗钒,盐浴处理,渗层厚度

中国表面工程２０１５年形成的重要因素。渗钒层显微硬度值随着处理时间延长而逐渐增大，且增大趋势逐渐变缓，其中８ｈ和１２ｈ处理后渗钒层显微硬度值相差不大。随着处理时间的延长，渗钒层厚度增加，在测量时覆层的显微硬度值受基体影响越来越小，所以硬度值逐渐升高且越来越接近。综合考虑盐浴温度、处理时间以及其他方面（如电能消耗），后期试验工艺参数选择为：９５０℃×８ｈ。图１Ｃｒ１２ＭｏＶ钢经９５０℃不同ＴＤ盐浴处理时间渗钒后的渗层厚度和显微硬度Ｆｉｇ．１Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｍｉｃｒｏ－ｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｖａｎａｄｉｚｅｄｌａｙｅｒｏｎＣｒ１２ＭｏＶｓｔｅｅｌｂｙＴＤｓａｌｔ－ｂａｔｈｖａｎａｄｉｚｉｎｇａｔ９５０℃ｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｉｍｅ２．２渗层截面形貌图２所示为Ｃｒ１２ＭｏＶ钢经９５０℃８ｈ盐浴渗钒后渗层截面ＳＥＭ形貌及ＥＤＳ图，从图２（ａ）中可以清晰的看到钒碳化物覆层，覆层厚度均匀且较为致密，碳化钒覆层和基体之间存在一个明显的平整界面。图２（ｂ）中为图２（ａ）中沿直线方向主要元素的分布，由图可见，覆层中含有大量的钒元素，基本上不含铁元素或者含有少量的铁元素，钒元素在覆层中分布较为均匀。此外，覆层中的碳元素含量略高于基体中碳元素含量。由于整个供钒体系（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ａｌ、Ｖ２Ｏ５）中不含碳元素，可见覆层中的碳元素均来源于基体中的碳，说明碳原子的外扩散与活性钒原子结合形成渗钒层。在渗层与基体界面处，随着深度的增大，，铁含量的急剧增加而钒含量急剧减少，渗层与基体界面处存

渗钒,显微硬度,试样,显微硬度值

ｉｚｅｄｌａｙｅｒｏｎＣｒ１２ＭｏＶｓｔｅｅｌｂｙＴＤｓａｌｔ－ｂａｔｈｖａｎａｄｉｚｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔａｔ９５０℃ｆｏｒ８ｈ根据美国材料与试验协会（ＡＳＴＭ）［１２］中选取无序ＶＣ０．８８相为标准，由Ｈａｒｒｉｓ公式计算出织构系数ＴＣｓ（ｈｋｌ）的值［１２］，经计算，（２００）和（２２０）晶面的ＴＣｓ值要比其他晶面高一些（相对于标准值１），因此可以得出，碳化钒覆层具有（２００）和（２２０）晶面择优取向。２．４显微硬度图４所示为原始试样和渗钒试样的显微硬度，原始试样的显微硬度值约为６９４ＨＶ０．０５，渗钒渗钒的显微硬度值约为２００２ＨＶ０．０５。由此可知，经渗钒处理后试样表面显微硬度值得到大幅度提高，约为原始试样显微硬度值的２．８８倍。理论上碳化钒（ＶＣ）的显微硬度值大约为２９００～３８００ＨＶ０．０５，而经９５０℃×８ｈ渗钒后试样表面钒碳化物覆层显微硬度值低于理论值，这是因为钒碳化物显微硬度值随Ｃ／Ｖ原子比增加而增加，而Ｃｒ１２ＭｏＶ钢表面形成的钒碳化物（ＶＣｘ）Ｃ／Ｖ原子比ｘ的值小于理论碳化钒Ｃ／Ｖ原子比，故其硬度值低于理论硬度值［７］。图４原始试样和渗钒试样显微硬度Ｆｉｇ．４Ｍｉｃｒｏ－ｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｏｒｉｇｉｎａｌａｎｄｖａｎａｄｉｚｉｎｇｓｐｅｃｉ－ｍｅｎｓ２．５渗层耐磨性原始试样与渗钒试样的磨损结果见表１，由表１中数据可以得出，经渗钒处理后试样磨痕宽度相对于原始试样约减少１／４，而磨痕深度约只有原始试样磨痕深度的０．３９倍，经计算渗钒

【参考文献】

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