激光熔覆SiC-MoS2鐵基覆層組織與摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、實際生產(chǎn)中，模具等機(jī)械產(chǎn)品常由于表面磨損而導(dǎo)致早期失效，即嚴(yán)重影響了工業(yè)生產(chǎn)的效率，同時也極大的增加了生產(chǎn)成本，嚴(yán)重阻礙了工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。本文針對模具等機(jī)械設(shè)備表面磨損失效的特點，采用理論分析和正交試驗的方法，設(shè)計并制備了以HD鋼(4Cr3Mo2VNiNb)成分為主要粘結(jié)相（簡稱HD-1）、SiC/MoS2為顆粒相的正交試驗激光覆層，并運用OM、電子探針（BEI、EDS）、XRD、顯微硬度及球盤式摩擦磨損試驗等方法分析研究了覆層的顯微組

2、織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能。
　　試驗結(jié)果表明，在45鋼基體上制備的HD-1和HD-1/SiC/MoS2正交試驗覆層的成形性較好，但添加SiC/MoS2顆粒相后覆層中出現(xiàn)少量的氣孔、裂紋，而降低合金粉末中的碳含量可以減少裂紋缺陷。激光熔覆層的晶粒細(xì)小，HD-1覆層主要由細(xì)小晶粒的過飽和α-Fe(Cr、Ni、Si、Mo等)固溶體及其晶間網(wǎng)狀殘余奧氏體組織組成；而添加SiC/MoS2的覆層中還分布著細(xì)小碳化物顆粒（Cr、Mo、V等碳化物）和金屬

3、硫化物（CrS、MnS、MoS2），且殘余奧氏體沿晶界呈斷續(xù)網(wǎng)狀分布。添加的SiC/MoS2顆粒大部分在激光熔覆過程中燒損分解，形成的固溶體及碳化物有利于提高覆層硬度，而殘留的及新形成的金屬硫化物（CrS、MoS2、MnS）使覆層硬度有所下降。添加SiC/MoS2的正交覆層硬度較純粘結(jié)相有不同程度的提高，其中8G覆層硬度最高（807HV0.2），較純粘接相提高約20％。
　　室溫條件下與淬火GCr15鋼球?qū)δr，激光覆層主要以粘著

4、磨損為主，同時存在少量的氧化磨損和磨粒磨損，其中純粘結(jié)相覆層粘著磨損較嚴(yán)重，而添加顆粒相的覆層磨損表面還會形成一定的硫化物潤滑膜。正交覆層摩擦系數(shù)較純粘結(jié)相覆層均顯著下降，其中8G覆層的摩擦系數(shù)最小且為0.14，較純粘結(jié)相降低了39%；而體積磨損率隨覆層硬度增大而減小，其中8G覆層體積磨損率最小（0.91×10-3mm3/m），較純粘結(jié)相覆層減小了40%，綜合考慮摩擦系數(shù)、體積磨損率并根據(jù)優(yōu)化試驗的結(jié)果，推薦的最優(yōu)覆層組合是9%SiC、

5、1.5%MoS2、12mm/s。
　　室溫下與退火GCr15鋼球?qū)δr，主要以磨粒磨損為主，同時伴隨有粘著磨損和氧化磨損，添加SiC/MoS2覆層的磨損表面同樣存在著一定的硫化物潤滑膜。正交覆層的摩擦系數(shù)較純粘結(jié)相覆層有所下降，其中8C、8G的摩擦系數(shù)較純粘結(jié)相覆層分別減小了28%與30%；而正交覆層的耐磨性則顯著提高，8A、8C、8D、8F、8G、8H、8I的體積磨損率均小于純粘結(jié)相體積磨損率的一半，其中8I的體積磨損率最?。?

6、.98×10-3mm3/m），較純粘結(jié)相覆層降低了66%。綜合考慮摩擦系數(shù)與體積磨損率，推薦的優(yōu)化組合為9%SiC、1.5%MoS2、12mm/s。
　　而覆層在300℃高溫條件下與淬火GCr15對磨時，磨損過程依舊以粘著磨損為主，但氧化磨損程度增加。正交覆層的摩擦系數(shù)與體積磨損率較純粘結(jié)相覆層均顯著下降。SiC加入導(dǎo)致覆層摩擦系數(shù)增大，而體積磨損率減小；而MoS2加入量增大有利于摩擦系數(shù)的減小，也會改善覆層的磨損率，推薦的優(yōu)化組