模具材料表面等離子噴焊層的制備及性能研究.pdf

1、模具是用來制作成型物品的工具，現(xiàn)已成為制造業(yè)的重要核心部分。其種類繁多，如沖壓模具、塑料模具、壓鑄模具、玻璃模具等，應用也十分廣泛。模具在服役過程中會受到高溫、高壓、交變熱應力等影響，特別是模具的成型零件與制品之間產(chǎn)生摩擦磨損，這些因素會造成模具零件，特別是成型零件的失效或報廢。如何修復模具，提高模具耐磨性能，延長模具使用壽命等工作是模具領域的重要研究課題。
　　本文以等離子噴焊技術為手段，選擇45鋼、H13熱作模具鋼、HT250

2、灰口鑄鐵為基材，選用鎳基合金粉末Ni45A和Ni60B，制備45鋼-Ni45A、45鋼-Ni60B、H13-Ni45A、HT250-Ni45A噴焊試樣。研究等離子噴焊層制備的工藝參數(shù)，噴焊層與基材的結(jié)合情況，微觀組織，力學性能，以及摩擦磨損性能。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1.對等離子噴焊層的微觀組織研究表明：45鋼-Ni45A和45鋼-Ni60B噴焊層的顯微組織主要為胞狀晶和樹枝晶，H13-Ni45A和HT250-Ni45A噴

3、焊層的顯微組織主要為胞狀晶和柱狀晶。經(jīng) EDS分析發(fā)現(xiàn)，合金元素在噴焊層與基材之間相互擴散，噴焊層與基材形成明顯的結(jié)合區(qū)。經(jīng)SEM分析發(fā)現(xiàn)，各噴焊層中均存在白色和灰色相，在45鋼-Ni60B和HT250-Ni45A噴焊層中還存在黑色相。通過XRD分析得出，各噴焊層中均含有富Ni的γ-Ni、FeNi3等基體相和M7C3(Cr7C3、(Cr,Fe)7C3)、M23C6(Cr23C6、(Cr,Fe)23C6)等硬質(zhì)相，其中(Cr,Fe)7C3

4、、(Cr,Fe)23C6分別是以Cr7C3、Cr23C6為基礎，溶有Fe原子的碳化物。白色相主要為含Ni、Fe的化合物，灰色相主要為M7C3碳化物，黑色相主要為M23C6碳化物。
　　2.力學性能研究表明：等離子噴焊層的顯微硬度均明顯高于基材，Ni60B噴焊層的顯微硬度高于Ni45A噴焊層的顯微硬度。細小的M23C6、M7C3等碳化物能提高抗拉強度和屈服強度。
　　3.對等離子噴焊層的摩擦磨損性能研究表明：隨摩擦磨損時長和載

5、荷的增加，45鋼-Ni45A和45鋼-Ni60B噴焊層的摩擦系數(shù)減小，磨損量增加。45鋼-Ni45A噴焊層的摩擦系數(shù)能達到0.15，45鋼-Ni60B噴焊層的摩擦系數(shù)能達到0.11，均明顯低于基材45鋼的摩擦系數(shù)（約0.7）。45鋼-Ni60B噴焊層較45鋼-Ni45A噴焊層的耐磨性好。在摩擦磨損前期，45鋼-Ni45A噴焊層磨損面出現(xiàn)少量的粘著顆粒，45鋼-Ni60B噴焊層磨損面為輕微磨損，磨損機制主要為粘著磨損。隨摩擦時長和載荷的增