熱鍛模表面寬頻雷射熔覆超細碳化鎢試驗研究是為了適應熱作模具惡劣的環境，提高使用壽命，是國際廣泛套用的一種空冷硬化熱作模具鋼。
基本介紹
- 書名：熱鍛模表面寬頻雷射熔覆超細碳化鎢試驗研究
- 類別：試驗研究
- 目的：提高使用壽命
- 享譽：國際廣泛套用冷硬化熱作模具鋼
1引言 為了適應熱作模具惡劣的環境，提高使用壽命，除了要求熱作模具鋼本身應具有高的韌性和塑性、小的熱膨脹係數和好的導熱性等優異的力學性能和使用性能外，特別對於與工件直接接觸的模具表面更應具有高的熱強度、良好的抗回火性，因此，傳統的採用各種(氮、碳、硫等)溶滲以及PVD工藝來提高模具的使用壽命，有較好的效果，但在熱作模的工況條件下，改性層表面較薄，而且容易發生氧化、剝落而導致失效，最好的解決辦法就是在模具材料表面塗覆硬膜，採用雷射熔覆技術可以有效的引人諸如WC等高溫硬質合金熔覆層，並且與基體形成冶金結合，同時獲得良好耐磨性。 H13 ( 4Cr5MoSiV1)鋼是國際廣泛套用的一種空冷硬化熱作模具鋼。本文在H13表面通過寬頻雷射熔覆工藝製備超細的碳化鎢(如圖1所示碳化鎢粉末平均粒徑約為200nm)合金熔覆層，並分析了熔覆層的微觀組織結構、硬度、耐磨性和殘餘應力。 圖1超細WC粉末SEM照片 2試驗材料及工藝方法 基體材料為回火態的H13鋼，試樣尺寸為100mm* 50mm * 20mm，其化學成分如表1，實驗前對試樣表面打磨，然後用無水乙醇清洗。 將超細WC與一定量自行配製的含Cr, Fe, Si等元素的粉末一起加人到吸光塗料中，用超音波對溶液進行一個小時的均勻化處理後，塗覆約0. 2mm厚的薄層在試樣的表面上，然後吹乾。 用氫氣作為保護氣體，並將氣體保護裝置固定在雷射聚焦鏡上，隨鏡頭移動，實時對熔池進行氣體保護，採用最大功率為7 kW的連續CO。雷射器，在光斑尺寸為9*2mm2，掃描速度為0.25~0.40m/min，功率為2~3kW的雷射工藝參數條件下對試塊表面進行雷射處理。 製備好試樣，用HXD-1000型顯微硬度計、WM-2002型摩擦磨損實驗儀、Hitachi S-4700(II)型場發射掃描電子顯微鏡、Thermo NORAN VAN-TAGS EIS能譜儀、Thermoarl-SCINTAGX TRAX型X射線衍射儀和Sartorius-BS21S型電子天平(精確到0.Olmg)分別對硬度、耐磨性、表面形貌、元素分布、微觀結構、物相以及失重等進行檢測和分析。採用X-350A型X射線應力測定儀進行熔覆層殘餘應力分析。 3試驗結果及分析 3. 1巨觀形貌及殘餘應力 如圖2所示為採用光斑尺寸為9*2mm，雷射熔覆工藝製備的超細WC熔覆層表面和截面的試樣掃描照片。從圖2A處為金相砂紙打磨以及B處為雷射處理後的原始表面形貌，可以看出熔覆層表面平整光滑，且沒有裂紋氣孔出現，熔覆層截面可以分為四個區:熔覆層、過渡區(熔覆層與熱影響區的交界)、熱影響區和基體;熔覆層的厚度約為0. 4mm. 圖2雷射熔覆層WC的巨觀形貌 為了獲得較大面積熔覆層，試驗過程我們採用了搭接的辦法，從圖2中也可看出搭接地方熔覆層過渡自然，這對於需要大面積強化的模具表面具有重要意義。
