钼铬共渗表面低合金高速钢的形成及其性能研究

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1、太原理J．人学硕十研究生学位论文钼一铬共渗表面低合金高速钢的形成及其性能研究摘要高速钢以其良好的耐磨性、红硬性、高的塑性和韧性受到工具和模具行业的重视和应用。高速钢的主要合金元素资源在世界范围内勘定和可取的储量只够40～60年使用，加上潜藏的储量也只够100年。因此节约合金元素具有重要的战略意义，又可节约钢材成本。磨损、腐蚀和断裂是机械零部件、工程构件的三大主要破坏形式，而且一般均发生于表面，它们所导致的经济损失十分巨大，其中由于磨损、腐蚀导致的机件失效与相应的经济损失占相当大的比重。表面改性技术是提高材料表面性能的一种重要方法，它是在钢铁材料表面形成耐磨合金

2、层，如表面高速钢或表面时效高速钢，由于施行表面合金化处理，因而，材料的合金元素消耗量将大大降低。双层辉光离子渗金属技术在前期有关提高耐磨性研究中，一条主要的思路就是形成表面高速钢，如钨钼表面高速钢。在试验研究和推广使用过程中，发现该表面高速钢形成的碳化物是以M6C为主，该碳化物稳定性好，必须经过高温淬火和高温回火才能充分发挥合金元素钨钼的作用。但是高温淬火和高温回火所带来的工件变形和对基体组织强度硬度的降低，使得许多工件在进行表面处理时选择该工艺不太适合。从碳化物形成及稳定性考虑，并结合在实际使用过程中低温和不要求红硬性的太原理工大学硕士研究生学位论文生产条件

3、，选择较钨铝表面高速钢低的淬火温度就可使碳化物溶入奥氏体中，随后采用低温回火，所形成的组织同样具有表面高硬度、高耐磨性和较好的红硬性。本研究课题是利用双层辉光离子渗金属技术在Q235钢及50钢表面进行Mo—Cr共渗，再进行等离子超饱和渗碳，达到或接近低合金高速钢的成分，经后续淬火、回火处理，获得低合金高速钢的性能。本研究课题着重对钼铬低合金高速钢的形成，与高碳钢、钨钼表面高速钢、表面强化GCrl5钢进行耐磨性对比试验。并首次与钨钼表面高速钢、高铬高碳钢进行拉伸试验和断口形貌对比分析。本课题研发了双辉技术另外一条制备表面耐磨材料的新工艺技术，拓宽了双辉表面高速钢

4、的使用范围。本研究还针对双层辉光离子渗金属过程中电子的分布状况及能量，采用光谱诊断技术，对等电位辉光放电中等离子体的电子温度、电子密度进行初步的探索和研究。本研究课题获得以下结果：1、首次进行钢铁材料双层辉光离子渗金属表面合金化之后的拉伸试验及断口形貌对比分析研究。2、在世界领先的双层辉光离子渗金属钨钼表面高速钢基础上，提出钼铬低合金高速钢的又一项新工艺，完善了双辉耐磨工艺技术，拓宽了使用范围，具有广阔的应用前景。3、Q235钢经Mo．Cr共渗表面复合强化工艺处理后，表面含Mo量为12wt％左右，含Cr量为4wt％左右。渗层与基体为冶金结合，渗层中II太原理工

5、大学硕士研究生学位论文的柱状晶组织与基体保持着一定的晶体学位相关系。4、Mo—Cr合金层经等离子超饱和渗碳，表面含碳量超过平衡碳计算值，分别达到1．42wt％矛N2．26wt％。淬火后，表面硬度最高达1300HV，并且由表及里逐步下降，呈梯度分布。表面硬度随回火温度的升高而降低，但下降速度缓慢。在530℃时，其硬度仍然高达911．7HV(67HRC以上)，在690℃仍然有625HV(56HRC)，具有较好的抗回火稳定性。5、Q235钢经Mo—Cr共渗表面复合强化工艺处理后，碳化物主要类型为Cr23C6、Cr7C3、M02C、M06C型。6、Q235钢经Mo—C

6、r共渗表面复合强化工艺处理后，其耐磨性与钨钼表面高速钢相当，接近冶金高速钢，且高于高碳钢。与表面强化GCrl5钢相比，其相对耐磨性￡平均为2．25。7、经不同表面复合强化工艺处理后，Q235钢和50钢的屈服强度、抗拉强度均得到大幅度提高。8、首次对等电位辉光放电等离子体部分参数进行测定，当辉光放电电压为500～1000V、P=30～100P。时，电子温度在l～10eV范围内变化，而电子密度在1021m。量级。关键词：Mo—Cr共渗，低合金高速钢，表面复合强化，耐磨性，拉伸试验，断口形貌，等离子体——————————————三亚墼兰兰：竖堂堡主竺塞生堂垡堡塞PR

7、EPARATIONANDPROPERTYSTUDIESOFSURFACELOWALLOYHIGHSPEEDSTEELPERMEATEDBYMO—CrABSTRACTHighspeedsteel(HSS)wasextensivelyappliedintheindustriesoft001sanddiesduetogoodwearresistance，red—hardnessandhighplasticityandhightoughness．ThemainalloyelementsofHSSobservedandusedintheworldwasonlyusedf

8、or40-60years，butals