H13钢激光仿生强化热疲劳及磨损性能研究

摘要

现如今H13钢已广泛使用于铝合金压铸模具中，但是由于压铸过程中模具易出现热磨损及热疲劳龟裂等失效现象，导致生产效率降低。激光表面仿生强化技术作为一种新型表面强化方式已受到国内外各界的重视。
　　本文利用试验方式对H13钢磨损及热疲劳性能进行研究，通过对仿生模型及激光表面强化方式的对比来探究更有效的强化方式及强化模型，旨在提高实际生产效率。
　　本文中分别选取不同试验方式来探究激光仿生强化技术对H13钢磨损及热疲劳性能的影响。试验首先利用激光表面熔凝方式在试样表面上熔凝出不同面积比的直线型激光仿生条纹，并对试样进行600℃的高温干磨损试验。利用扫描电镜分析激光熔凝单元体组织及形态；研究了非光滑单元体对H13钢高温磨损性能的影响；对H13钢高温磨损形式及磨损机理进行分析。结果表明：试样的摩擦系数和抗磨损性能都随熔凝面积比的增大而增大，但增速趋于平缓。在探究H13钢热疲劳性能的试验中，试验方法为铝介质热疲劳试验。选取直线型与网格型两种仿生模型，分别利用激光表面熔凝和激光表面填丝强化方式对H13钢表面进行强化，热疲劳循环试验过程中每循环500周期记录试验数据，共循环5000周期记录热疲劳裂纹扩展情况。分析两种强化方式对H13钢热疲劳性能的影响，研究了热疲劳裂纹的产生及扩展过程。结果表明：经激光填丝强化所得仿生单元体硬度相对于激光熔凝强化所得单元体硬度略有提高；经激光填丝强化后试样具有更高的热疲劳抗性；网格仿生模型效果优于直线型仿生模型。最后实际利用一套模具对其进行激光表面填丝强化。实际生产结果表明：经过激光表面填丝强化后的模具使用寿命提高了约1倍。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 H13热作模具钢概况

1.2模具表面强化技术研究现状

1.3本课题研究的目的及意义

1.4课题研究的主要内容

第2章 磨损及热疲劳试验材料及研究方案

2.1试验材料

2.2高温摩擦磨损试验

2.3铝介质热疲劳试验

2.4铝介质热疲劳实验方法

第3章 高温摩擦磨损实验结果分析

3.1 H13钢激光表面熔凝后显微组织变化

3.2磨损试样硬度分析

3.3磨损结果分析

3.4磨损试样表面形貌分析

3.5本章小结

第4章 铝介质热疲劳试验结果分析

4.1 H13钢激光表面填丝后显微组织变化

4.2熔凝单元体及填丝单元体显微硬度对比

4.3热疲劳裂纹扩展结果及分析

4.4实际生产验证热疲劳实验结论

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢