td盐浴法制备ld钢碳化钒覆层及其摩擦磨损性能研究

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1、学校代码：10406分类号：TG174.445学号：130085204050南昌航空大学硕士学位论文(学位研究生)TD盐浴法制备LD钢碳化钒覆层及其摩擦磨损性能研究硕士研究生：万伟导师：罗军明申请学位级别：硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年11月授予学位单位：南昌航空大学StudyonfrictionandwearpropertyofvanadiumcarbidelayerpreparedonLDsteelbyTDsalt-bathADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterO

2、nMaterialsScienceByWanWeiUndertheSupervisionofAssociateProf.LuoJunmingSchoolofMaterialsScienceandEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaNovember,2015摘要LD钢是一种新型的冷作模具钢，已广泛应用于模具制造业。但是模具钢常处于高应力、高冲击力作用下易被磨损，模具使用寿命不高，对其进行表面强化可以有效提高表面硬度和耐磨性。在众多表面强化方法中TD盐浴法具有设备简单、强化效果好等优点，故T

3、D法已成为提高模具耐磨性的有效途径。本文通过对LD冷作模具钢进行TD盐浴法制备碳化钒涂层，探究了渗钒工艺对渗钒层组织、物相及性能的影响，并探讨渗钒层形成机制；研究不同磨损试验条件下渗钒层的摩擦磨损行为和磨损机制。同时研究稀土添加量对渗钒层组织和性能的影响。研究结果表明：盐浴最佳基础配方为：78Na2B4O7+8V2O5+4Al+10NaF，wt.%；不同温度、时间工艺下制备得到的渗钒层物相均为VCx相，覆层厚度和显微硬度随渗钒温度的升高而增加，覆层厚度和显微硬度值随TD盐浴渗钒处理时间增长而增加。LD钢最佳渗钒工艺为950℃×8h，该工艺下得到的渗钒层厚

4、度约为6.1μm，显微硬度值约为1975HV，约为原始试样显微硬度值的2.63倍。2.632950℃时渗层的生长动力学曲线满足类抛物线形方程l=13.657t，形成的碳化钒晶粒为等轴晶粒。随着载荷和滑动速度的增加，渗钒试样和原始试样的摩擦系数均逐渐降低，在8.2N载荷下，渗钒后试样的磨损体积约为原始试样磨损体积的1/10~1/9。在不同滑动速度条件下，渗钒试样的体积磨损量均约为原始试样体积磨损量的1/8~1/7，故LD钢经TD盐浴渗钒处理后，耐磨性得到了有效提高。渗钒层磨损机制主要为疲劳磨损和粘着磨损。950℃×8hTD盐浴稀土渗钒工艺中稀土最佳添加量为

5、4%，其渗层厚度和硬度分别为7.5μm和2235HV，与普通渗钒相比，分别提高了29.3%和22.8%。此外，添加4%稀土后渗层表面晶粒尺寸约为0.32μm，未添加稀土渗钒层表面晶粒尺寸约为0.57μm，故添加稀土后具有明显的细化晶粒作用。关键词：LD钢；TD盐浴；渗钒层；磨损机制；稀土IAbstractLDsteel,anewtypeofcoldworkdiesteel,hasbeenwidelyusedinmouldmanufacturing.However,theservicelifeofthemouldisnotlong,becausethedi

6、esteelcouldbeabradedeasilyunderhighstressandimpactforcecondition.Therefore,manysurfacestrengtheningtechnologieshavebeenusedtoimprovethehardnessandwearresistanceofdiesteel.TDsalt-bathhasbecomeaneffectivewaytoimprovewearresistanceofmouldamongnumeroussurfacestrengtheningmethodswitht

7、headvantagesofsimpleequipmentandgoodstrengtheningeffect.Inthispaper,vanadiumcarbidelayerwaspreparedonLDcoldworkdiesteelbyTDsalt-bath.Theeffectsofdifferentprocessparametersonmicrostructure,phaseandpropertiesofvanadizinglayerwerestudied,andtheformationmechanismofthevanadizinglayerw

8、asanalyzed.Thewearresistanceofvanadizing