合金钢刀具激光硬化和离子多元共渗复合强化机理-研究

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1、万方数据摘要H13钢作为低合金钢，具有优良的机械性能，其硬度、耐磨性较高，可以用来制作成刀具切削一般硬度的金属材料，从而降低了生产成本。为了进一步改善H13钢刀具的切削性能，可对其表面进行改性处理，以延长其使用寿命。有关刀具的表面处理目前有很多，激光硬化处理、离子共渗处理都有应用到刀具的表面强化处理中，实验表明这两种工艺都可提高刀具材料表面的硬度、耐磨性。但关于将两种工艺技术复合处理刀具材料的研究目前未见报道过。本文通过研究激光相变硬化作为前处理与离子多元共渗复合强化工艺，以为该技术的发展提供一些工艺参数及经验。本文通过激光相变硬化、离子多

2、元共渗、激光硬化+离子多元共渗复合处理H13钢刀具材料，利用显微镜硬度计、金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、x衍射仪和摩擦磨损试验机来研究复合表面改性层的微观组织、成分和性能随工艺参数的变化规律，并分别与单纯激光硬化和共渗工艺相比较。实验研究表明：(1)当光斑直径设定在o．5mm，激光功率设定在150W，扫描速度为200mm／min时，激光相变硬化表面效果最好。(2)激光硬化+离子多元共渗复合强化工艺处理的试样表面硬度明显高于单一工艺处理。(3)在得到相同渗层厚度的情况下，激光相变硬化+离子多元共渗复合处理的试样比仅离子氮化处理的试样处理时间更

3、短。(4)在已设定的的激光处理参数下，H13钢在温度500℃，处理时间6小时进行离子多元共渗其表面硬度和渗层厚度较佳。(5)激光硬化后，表面晶粒变细小，微观组织缺陷密度大大增加，从而导致共渗层渗氮增加，氮化物分布均匀性增加，最终使复合层的硬度、耐磨性明显高于单一渗氮层。(6)经激光相变硬化+离子多元共渗复合处理后，H13钢试样表面共渗后主要有￡、Y7和Ⅱ一Fe相构成。其中复合处理层Fe2．3N、FeS含量比单一共渗层明显增多，残余奥氏体减少。(7)经激光相变硬化+离子多元共渗复合处理后试样的耐磨性增加。综上所述受晶粒细化和表面氮化合物增多的

4、影响，复合层的硬度、耐磨性都明显高于单一渗氮层和激光硬化层。关键词：激光相变硬化；离子多元共渗；复合工艺；H13钢万方数据ABSTRACTAslowalloysteelH13steel，ithasexcellentmechanicalpropertiessuchasthehardnessandhighwearresistance．Itcanbeusedtomakeknivescuttinggeneralhardnessofmetalmaterialswithlow-cost．InordertofurtherimproveH13steelto

5、olcuttingperformance，itcanbemodifiedonthesurfacetreatmenttoextenditsservicelife．Abouttoolsurfacetreatmentatpresent，therearealotofwayslikelaserhardeningtreatmentorionpermeability．Theyareusedtothetoolsurfacestrengtheningtreatment．ExperimentsshowthatthesetwokindsoftechnologyC

6、animprovethecuttingtoolmaterialsurfacehardnessandwearresistance．Butthecombinationofwhichtwokindsoftechnologieshasnotbeenresearched．Basedonthestudyoflaserphasetransformationhardeningaspretreatmentwithionicmultivariatecompositereinforcementtechnology，thispaperisstudiedtoprov

7、idesometechnicalparametersandexperienceforthelaterdevelopmentoftechnology．BaseonH13steelwastreatedbytheplasmamulti-elementspenetrating，laserhardening，laserhardeningandPlasmaMulti-elementsPenetratingcompositesurfacemodificationtechnology．Resultsareanalyzedbythemicroscopicha

8、rdnesstester，metallographicmicroscope，scanningelectronmicroscopy(SEM)，energyspectrometer．