论文部分内容阅读
H13(4Cr5MoSiV1)钢是一种新型热作模具用钢,由于其优良的淬透性、淬硬性和良好的室温、高温性能而广泛应用于要求强韧性、热疲劳性和工作温度较高的压铸模具,其使用寿命远高于第一代压铸模具钢(如3Cr2W8V)。由于镁合金压铸模具服役条件恶劣,经常规热处理的H13钢压铸模,常出现疲劳龟裂、严重腐蚀和粘模等形式的失效。随着镁合金的工业化应用,H13钢镁合金压铸模具的热处理工艺及表面处理工艺的及待改进。本论文从提高镁合金压铸模具的耐磨性、抗高温氧化性及热疲劳性角度出发,采用固体RE-B-N-C多元共渗与淬火+回火热处理交叉进行的技术路线,对H13钢试样进行了表面强化实验研究。实验采用木炭与活性炭混合物、尿素和硼砂作为渗剂,碳酸钠、氯化铵、氟化钠、铝粉、氯化钠和碳酸稀土作为催渗剂。利用NIKO金相显微镜对共渗化合物层进行了检测,使用M-400-H1型显微硬度计检测了渗层硬度,在M200型磨损实验机上对渗层进行了磨损实验,在电阻箱式炉中进行了高温抗氧化性实验。最后,论文还利用电阻箱式炉,对淬火回火试样、B-NaC共渗试样、RE-B-N-C共渗试样、真空离子镀CrN膜、真空离子镀CrN/AlN膜和真空离子氮碳共渗试样进行了热疲劳性能对比实验。结果表明:论文提出的工艺930℃×4h(固体RE-B-N-C共渗)→1020℃×20min(淬火)→600℃×30min(回火)→550℃×4h(RE-NC共渗两次)→180℃×4h(时效处理)是一种可行有效的H13钢表面强化处理工艺。在渗剂中加入10%的碳酸稀土化合物后,试样表面形成的化合物层厚度达到95~105μm,硬度达到HV1210,且未发现软带区。表面磨损率降低到0.028mg/min。热疲劳实验结果表明:在室温(?)700℃条件下进行热疲劳实验,RE-B-N-C试样2000次循环后,表面裂纹变化较小,没有出现主裂纹和剥落,B-N-C试样1500次循环后,表面出现放射性裂纹,循环2000次后在放射性裂纹中心出现剥落,而真空离子镀膜和真空离子氮碳共渗的试样在300至500次循环之间就出现了不同程度的开裂和镀膜剥落。