冷作模具钢Cr12MoV表面改性及摩擦学性能的研究

摘要

为了提高冷作模具的抗摩擦磨损性能，本文借鉴表面工程技术中形成多功能复合层的思路，对冷作模具钢Cr12MoV在辉光等离子渗氮的基础上进行S-C-N复合共渗，在获得具有良好支撑作用的高硬度表面基础上，形成一定厚度的硫化物层。并运用显微金相技术、扫描电子显微技术、X衍射分析技术、以及划痕分析法，对不同条件下处理所得渗层的表面微观组织与结构、与基体的结合性能、硬度梯度以及渗层厚度等进行了研究；采用MM200摩擦磨损机对渗层的抗磨损性能及抗擦伤性能进行了研究。同时对试样进行了活性屏等离子表面处理，并对所得渗层的各种性能进行了研究。 结果表明：1.Cr12MoV钢经过520℃、14h辉光等离子渗氮可以获得硬度梯度及深度良好的表面渗氮层； 2.当辉光等离子复合渗硫的温度为450℃，CS2与NH3流量比为1：40，时间为3h时，可获得与基体结合性能良好的渗硫层，渗层厚度约为6μm； 3.辉光等离子渗氮加复合渗硫的工艺可明显提高材料的摩擦学性能，经过12h的磨损，未渗硫试样的磨损量为复合渗硫试样的三倍以上； 4.Cr12MoV钢经过540℃、14h活性屏等离子渗氮可获得由较厚的扩散层组成的表面渗氮层，在目前的观测条件下，未发现白亮层； 5.活性屏等离子渗硫所形成的硫化物层，各种性能均不如辉光等离子渗硫的渗层，无法有效保护材料表面，提高其摩擦学性能。

目录

文摘

英文文摘

第一章冷作模具表面改性概述

1.1模具工业的发展及现状

1.2冷作模具钢Cr12MoV的概述

1.2.1对冷作模具钢的性能要求

1.2.2 Cr12MoV钢的性能特点及应用

1.2.3 Cr12MoV钢的传统热处理工艺

1.3表面工程技术在模具工业中的应用

1.3.1表面处理的作用

1.3.2表面处理的分类及各种方法的性能比较

1.4等离子表面处理技术综述

1.4.1等离子渗氮技术的发展及现状

1.4.2等离子渗硫技术的发展及应用

1.4.3碳氮硫共渗技术

1.4.4活性屏等离子表面处理的研究

1.5冷作模具服役过程中的摩擦磨损分析

1.5.1材料的摩擦及影响摩擦系数的几种因素

1.5.2模具常见失效形式及模具的润滑

1.5.3离子渗硫表面层的减摩机理分析

1.6本文的研究方向、目的及意义

第二章实验材料、实验设备和实验方法

2.1实验材料

2.2实验设备及测试仪器

2.3实验方案

2.3.1等离子渗氮

2.3.2等离子硫碳氮共渗

2.3.3复合渗层的摩擦磨损性能测试

2.3.4活性屏等离子表面处理

第三章等离子复合共渗工艺参数的研究

3.1前言

3.2实验方法

3.3等离子渗氮

3.3.1温度对等离子渗氮层组织的影响

3.3.2温度对渗氮层显微硬度梯度的影响

3.4复合渗硫温度对渗硫层的影响

3.4.1复合共渗温度对渗硫层表面微观形貌的影响

3.4.2复合共渗温度对渗硫层组织的影响

3.4.3复合共渗温度对渗硫层与基体结合力的影响

3.5复合共渗时间对渗硫层的影响

3.5复合共渗气氛对渗硫层的影响

3.6本章小节

第四章复合渗硫处理对模具材料摩擦磨损性能的影响

4.1前言

4.2实验方法

4.3复合渗硫处理试样的磨损规律及其耐磨性分析

4.3.1复合渗硫处理试样的磨损规律

4.3.2不同方案处理试样的磨痕特征及分析

4.3.3不同方案处理试样的磨痕表面线扫描分析

4.4复合渗硫处理试样摩擦系数变化规律以及其抗擦伤性能

4.5本章小节

第五章活性屏等离子表面处理的初步探索

5.1前言

5.2活性屏等离子渗氮处理

5.2.1温度对活性屏等离子渗氮的影响

5.3活性屏等离子复合渗硫处理

5.3.1活性屏复合共渗层的表面微观形貌

5.3.2活性屏等离子渗硫的渗层的成分结构

5.3.3悬空阴极渗硫层与基体结合力

5.4活性屏等离子复合共渗试样的摩擦学性能

5.5本章小节

第六章结论

参考文献

图目录

表目录

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢