H13钢激光熔覆Ni基和Co基高温合金的力学性能研究

摘要

热作模具钢的服役条件恶劣，服役过程中表面经常因热磨损、热疲劳和化学侵蚀而失效。激光熔覆Ni基和Co基高温合金具有较高的强度、良好的抗热疲劳、抗热腐蚀和耐磨损性能，且有较好的焊接性，已逐步被应用于模具制造业。
　　分析了H13钢的铸态、退火态、调质态组织与力学性能，以及带状偏析及其晶间碳化物对力学性能各向异性的影响，并对组织和力学性能进行等级评价。在H13钢表面激光熔覆Ni基和Co基高温合金，通过金相组织观察和硬度-冲击-弯曲试验,给出了激光熔覆层、稀释区、热影响区、基体的组织特征，讨论了熔覆层到基体的组织强韧化机理，研究H13模具钢激光熔覆Ni基和Co基高温合金的力学性能，并对H13钢表面激光熔覆Ni基与Co基合金的组织特征和力学性能的各向异性进行了细致的讨论，结合组织特征，解释了硬度明显提高的原因。
　　分析了退火态H13钢横向与纵向冲击韧性的差异和激光熔覆Ni基和Co基高温合金对冲击性能的影响。同时，研究了不同V型缺口位置对熔覆态试样冲击性能的影响。通过弯曲试验，分析了H13钢激光熔覆高温合金对于断裂韧性各向异性的影响，探讨了熔覆层与基体材料力学性能差异及裂纹尖端材料的裂纹扩展阻力对于激光断裂性能的影响。
　　对比分析不同工艺H13钢及其激光熔覆态试样的冲击、弯曲断口形貌,进而探讨断裂方式、失效形式及其裂纹源、裂纹扩展途径等。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2热作模具钢的概述

1.3 H13钢失效形式分析

1.4 Ni基/Co基高温合金概述

1.5 H13钢激光熔覆研究

1.6 课题研究意义和主要内容

第2章 试验材料与方法

2.1 试验材料

2.2 激光加工工艺参数及设备

2.3 显微组织分析

2.4 力学性能试验

2.5 断口形貌观察

第3章 金相组织分析与性能评价

3.1 引言

3.2 不同工艺H13钢组织性能研究及评价

3.3 激光熔覆Ni基高温合金组织性能

3.4 激光熔覆Co基高温合金组织性能研究

3.5 本章小结

第4章 力学性能研究

4.1 引言

4.2 退火态H13钢拉伸性能

4.3 冲击韧性试验与性能

4.4 断裂韧性试验与数据分析

4.5 硬度试验数据分析

4.6本章小结

第5章 断口分析

5.1 引言

5.2 拉伸断口分析

5.3 冲击断口

5.4 弯曲断口分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢