表面激光强化对汽车模具钢H13组织与性能的影响

发布时间：2021-07-20 17:51

　　采用表面激光熔覆和激光冲击强化的方法对汽车模具钢进行表面强化处理,研究了M2高速钢粉末含量（粉末成分:Fe104 75%～100%,M2粉末0～25%,质量分数）对熔覆层显微组织、物相组成和耐磨性能的影响,并探讨了激光冲击强化对熔覆层耐磨性能的影响。结果表明:除未添加M2粉末的M0试样熔覆层中的ɑ-Fe、γ-Fe、M₂₃C₆和M₇C₃相外,添加M2高速钢合金粉末后的熔覆层中还出现了硬度更高的MC、M₂C和M₆C相;M2高速钢粉末含量的提升有助于细化复合熔覆层的组织,而熔覆层与基体仍然保持着良好的冶金结合。添加不同含量M2高速钢合金粉末的复合熔覆层的硬度都高于M0试样,且加入15%M2高速钢合金粉末的熔覆层的平均摩擦系数和磨损率小于M0熔覆层。 

【文章来源】：材料保护. 2020,53(07)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

复合熔覆层截面结合区和中部的SEM形貌

图5为4种熔覆层试样的截面硬度分布曲线。可见，截面硬度曲线出现了对应熔覆层、热影响区和基体的三台阶特征;随着离熔覆层表面距离的增加，熔覆层硬度略有降低，热影响区硬度急剧降低，基体硬度基本平稳。M0试样的熔覆层平均硬度约为643.4 HV,M5、M15和M25试样的熔覆层平均硬度分别约为651.6,677.6,716.6 HV，可见，添加不同含量M2高速钢合金粉末的复合熔覆层的硬度都高于M0试样，且M2添加量越高，熔覆层平均硬度越大。这主要与M2高速钢合金粉末的加入可以细化熔覆层组织以及引入MC/M6C等高硬度碳化物有关[14]，此外，W和Mo等元素还可以一定程度起到固溶强化作用。图6为4种熔覆层试样的摩擦系数。在相同摩擦磨损参数下，M0、M5、M15和M25熔覆层平均摩擦系数分别为0.330、0.332、0.321和0.339，磨损率分别为5.065 8×10-6,5.259 3×10-6,4.508 9×10-6,5.3584×10-6mm3/(N·M);可见，加入M2高速钢合金粉末后，M15熔覆层的平均摩擦系数小于M0熔覆层，而M5和M25熔覆层的平均摩擦系数高于M0熔覆层。磨损率测试结果表明，M5和M25熔覆层的磨损率高于M0熔覆层，而M15熔覆层的磨损率低于M0试样。摩擦系数和磨损率的测试结果保持一致，即4种熔覆层中M15熔覆层的耐磨性能最好，M2高速钢合金粉末过多(M25)或者过少(M5)都不利于提升熔覆层的耐磨性能。

图4为3种复合熔覆层的截面SEM形貌。不同含量M2高速钢粉末的添加不会对熔覆层与基体的结合质量产生影响，M5、M15和M25试样的基体与熔覆层结合处都实现了良好的冶金结合，熔覆层和结合处都没有发现气孔或者裂纹等缺陷，熔覆层组织为枝晶和晶间网状共晶;随着M2高速钢粉末含量的升高，熔覆层中晶粒大小逐渐减小、短粗的枝晶逐渐演变为细长枝晶，且局部呈现二次枝晶形态，二次枝晶间距逐渐减小。由此可见，M2高速钢粉末含量的提升有助于细化复合熔覆层的组织，而熔覆层与基体仍然保持着良好的冶金结合。表4为复合熔覆层中不同位置处的能谱分析结果，M5试样中位置a和位置b处都未检测出W和V元素，这主要是因为此时M2高速钢粉末添加量较少以及合金元素分布较为均匀有关[13];M15试样中位置c(枝晶)和位置d处(共晶)的能谱分析结果表明，枝晶内已固溶少量W，而合金元素主要以MC/M6C等碳化物形式存在;M25试样中位置e和位置f处的W和Mo元素含量都有所升高，且后者的能谱中还检测出V元素，这也与M2高速钢合金粉末含量增加有关。图4 复合熔覆层截面结合区和中部的SEM形貌

【参考文献】：
期刊论文
[1]激光直接金属沉积316L不锈钢表面粘粉工艺研究[J]. 陈寰宇,吴家柱,赵鹏辉,刘安丽,张屹.  激光技术. 2019(05)
[2]热处理工艺对铸造汽车覆盖件模具钢的耐磨性研究[J]. 刘润,张家玮,刘家安,朱先勇.  摩擦学学报. 2017(02)
[3]H13钢表面激光熔覆层稀释率及强化效果研究[J]. 陈菊芳,陈国炎,孙凌燕,王江涛,李兴成.  激光技术. 2017(04)



本文编号：3293299