DC53冷作模具短時(shí)滲硼復(fù)合強(qiáng)韌化研究.pdf

1、本文以DC53鋼為研究對(duì)象，提出一種基于短時(shí)滲硼配合碳化物微細(xì)化熱處理的復(fù)合強(qiáng)韌化工藝，以解決高碳高合金鋼滲硼層脆性大、與基體結(jié)合不牢的問(wèn)題，使得DC53模具鋼在獲得高硬度的同時(shí)具有高韌性。
　　對(duì)比研究了DC53三種碳化物微細(xì)化熱處理工藝，通過(guò)設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)確定短時(shí)滲硼的工藝參數(shù)。最終提出一種固溶雙淬火結(jié)合短時(shí)滲硼的復(fù)合強(qiáng)韌化工藝:1200℃高溫固溶+720℃回火+920℃滲硼1h+920℃淬火+180℃回火。
　　分別對(duì)

2、經(jīng)過(guò)1h短時(shí)滲硼的復(fù)合強(qiáng)韌化處理、5h長(zhǎng)時(shí)滲硼的復(fù)合強(qiáng)韌化處理以及實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中采用的真空淬火回火處理的試樣進(jìn)行往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)，對(duì)比研究討論了短時(shí)滲硼的可行性以及所具有的優(yōu)勢(shì)。
　　滲硼時(shí)間為1h，溫度由880℃增加到950℃時(shí)，滲層厚度920℃以前隨溫度升高增長(zhǎng)很快，在920℃以后隨溫度升高增長(zhǎng)緩慢。并且溫度過(guò)高，滲層變得不致密。滲硼溫度為920℃，滲硼時(shí)間由45min增加到1h30min，滲層厚度隨時(shí)間變化呈拋物線增長(zhǎng)，在

3、1h附近到達(dá)拋物線的拐點(diǎn)。在1h以前，滲層隨保溫時(shí)間增長(zhǎng)快速增厚，在1h之后，滲層厚度隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)增加緩慢。隨著滲硼時(shí)間的增加，碳化物逐漸聚集成大顆粒，當(dāng)滲硼保溫時(shí)間達(dá)到1h時(shí)，碳化物發(fā)生定向分布并出現(xiàn)一定的帶狀組織，隨保溫時(shí)間的增加，碳化物帶狀組織迅速長(zhǎng)大，當(dāng)保溫時(shí)間超過(guò)1h15min碳化物帶狀組織生長(zhǎng)停滯。
　　對(duì)比經(jīng)1h短時(shí)滲硼復(fù)合強(qiáng)韌化處理、5h長(zhǎng)時(shí)滲硼復(fù)合強(qiáng)韌化處理所得滲層的硬度梯度時(shí)發(fā)現(xiàn)，兩者所得滲層由表面及內(nèi)部硬

4、度呈遞減趨勢(shì)。長(zhǎng)時(shí)滲硼所得滲層前沿過(guò)渡區(qū)中出現(xiàn)了由Si的富集引起的軟點(diǎn)而短時(shí)滲硼的滲層前沿沒(méi)有發(fā)現(xiàn)軟點(diǎn)。
　　對(duì)三種不同工藝的試樣進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，結(jié)果表明:三者的磨損機(jī)制均以磨粒磨損為主，經(jīng)過(guò)滲硼處理的試樣磨損量均小于未經(jīng)滲硼只采用真空淬火回火的試樣。經(jīng)短時(shí)滲硼的單相Fe2B滲層在磨損中期30～70min，磨損量略小于長(zhǎng)時(shí)滲硼的雙相FeB和Fe2B滲層。通過(guò)SEM對(duì)磨損30min的磨損表面進(jìn)行形貌觀察發(fā)現(xiàn)，短時(shí)滲硼與長(zhǎng)時(shí)滲硼的滲

5、硼表面均出現(xiàn)裂紋，放大到2000倍時(shí)可以看到在長(zhǎng)時(shí)滲硼所得雙相滲層表面出現(xiàn)清晰的網(wǎng)狀裂紋，其中有些區(qū)域甚至被壓碎并開(kāi)始發(fā)生剝落。雙相滲層的開(kāi)裂程度遠(yuǎn)大于短時(shí)滲硼所得的單相滲層。因而短時(shí)滲硼所得的單相滲層顯示出更優(yōu)越的耐磨性，也驗(yàn)證了這種基于短時(shí)滲硼的復(fù)合強(qiáng)韌化工藝在實(shí)際生產(chǎn)中是可行的。對(duì)于高碳高合金鋼采用短時(shí)的滲硼可能比長(zhǎng)時(shí)滲硼耐磨性能更好，除此之外采用短時(shí)滲硼還有具有消耗的能源更少、材料心部組織更好的優(yōu)點(diǎn)，可以作為高碳高合金鋼化學(xué)熱處