M2高速钢高能束流表面改性研究

摘要

为了改善M2高速钢的表面强度和耐磨耐蚀性能，利用强流脉冲离子束（HIPIB）、电子束（HCPEB）对M2高速钢（W6Mo5Cr4V2） 进行了表面改性处理，研究了M2高速钢表面改性处理前后表面层微观结构和性能(包括硬度，耐磨性及耐蚀性)的变化，分析了表面处理工艺参数对其改性层形貌、组织结构的影响规律，探讨了相结构变化对性能的影响。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、超微载荷显微硬度计、盐雾腐蚀和摩擦磨损试验机对HIPIB和HCPEB辐照处理前后的M2高速钢表面的相结构、形貌、显微硬度、耐蚀性和耐磨性进行检测分析。结果表明：
　　 1.强流脉冲离子束、电子束辐照处理使M2高速钢表面强烈加热又快速冷却，产生表面淬火作用，导致碳化物溶解，马氏体溶碳量增大且晶粒细化或晶格畸变度增大，晶间出现残余奥氏体。辐照还使表面产生宏观残余应力，形成一些弥散分布的火山口状熔坑。随着脉冲次数的增加，在材料表面产生微区光化现象。
　　 2.经辐照处理后，在应力压缩波的作用下使M2高速钢表面的显微硬度深度达200～250μm的范围内有所提高，表面滑动摩擦系数降低，耐磨性显著提高。同时，由于残余奥氏体含量的增加，耐腐蚀性能也得到明显改善。
　　 3.辐照处理工艺参数对M2高速钢表面重熔层有影响。经辐照处理后，近表面形成1～3μm厚的重熔层，晶粒较细，晶界模糊。