SKD11钢的离子氮碳共渗工艺及其稀土催渗研究

合集下载

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

形成一层薄而硬与基体结合紧密的耐磨层，从而可以满足模具材料对机械性能的要求
［］５
。
与传统的气体和液体渗氮处理相比，氮碳共渗与模具钢的淬火工艺具有良好的协调性，有处理温
收稿日期：）２０１２０９０５；修回日期：２０１２１１０８；基金项目：上海市重点学科建设项目（Ｓ３０１０７作者简介：陈继超（，男（汉），湖北孝感人，硕士生；研究方向：模具钢表面处理１９８７—）网络出版日期：：／／／／／２０１２１１２８１６∶０５；网络出版地址：ｈｔｔｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔｋｃｍｓｄｅｔａｉｌ１１．３９０５．ＴＧ．２０１２１１２８．１６０５．００１．ｈｔｍｌｐ引文格式：陈继超，吴晓春，杨浩鹏．］（）：ＳＫＤ１１钢的离子氮碳共渗工艺及其稀土催渗研究［Ｊ．中国表面工程，２０１２，２５６１５２０．
：；；犓犲狅狉犱狊ＳＫＤ１１ｓｔｅｅｌｒａｒｅｅａｒｔｈｎｉｔｒｏｃａｒｂｕｒｚｉｎｇ狔狑
０引言
高的服役寿命需要在工模具钢应用过程中，材料具有尺寸变形量小、超高机械强度、高的耐
／显微硬度、摩擦磨损试验，对ＮＨ３ＣＯＲＤ、ＳＥＭ、２不同气氛比值情况下的离子氮碳共渗进行了研究。运用Ｘ材料的显微组织、显微硬度和耐磨性进行了分析。试验结果表明：对于冷作模具钢Ｓ时间为１、ＫＤ１１，０ｈ／炉内气压为５氮碳共渗效果相对最好。另外，在上述优化工艺基础上，随ＮＨ３ＣＯ０∶１、００～７００Ｐａ时，２为１渗层变厚且渗层与基体结合更致密，表层到心部的硬度梯度更小，氮碳共渗效果更好。着稀土Ｌａ的加入，
关键词：ＳＫＤ１１钢；稀土；氮碳共渗中图分类号：（）ＴＧ１７４．４４５文献标识码：Ａ文章编号：１００７９２８９２０１２０６００１５０６
犜犲犮犺狀狅犾狅犻犮犪犾犘犪狉犪犿犲狋犲狉犪狀犱犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳犚犪狉犲犈犪狉狋犺犳狅狉犘犾犪狊犿犪犵犖犻狋狉狅犮犪狉犫狌狉狕犻狀犳犛犓犇１１犵狅
］１例如渗氮［、磨性能。而许多热化学处理方法，］］］２３４渗碳［、氮碳共渗［、渗硼［，可以在模具钢表面
渗后不用激冷，模具变形极小，渗层硬度高，耐度低，
］６抗疲劳等优点，且不像氮化那样易脆化［。磨，
韧性，高淬透性，高ＳＫＤ１１钢具有高耐磨性，尺寸稳定性的特点，与Ｃ模具服役ｒ１２ＭｏＶ相比，寿命高很多，从而使其在汽车冲压模具方面应用广泛。文中对冷作模具钢ＳＫＤ１１采用了低温等离子体氮碳共渗处理，研究了时间、／ＮＨ３ＣＯ２气体流量及比值、炉内气压及稀土Ｌａ加入对冷作通过检测渗层的显微组织、显微模具钢的影响，
碳共渗的影响。
１试验
１．１试验材料试验用ＳＫＤ１１模具钢的预热处理工艺为每次２ｈ，组织为回１０８０ ℃ 油淬，５４０ ℃ 回火２次，硬度为５质量分火马氏体，９ＨＲＣ。其成分（数／％）如下：，，，１．４８Ｃ，０．４２Ｓｉ０．４５７Ｍｎ１１．６Ｃｒ，，，０．９７Ｍｏ０．２９Ｖ，Ｓ０．０３Ｐ０．０３Ｆｅ余量。 ≤ ≤ １．２试验方法试验采用等离子体直流渗氮炉，试样尺寸为氮碳共渗的温度为１０ｍｍ ×１０ｍｍ ×４ｍｍ，试验气氛为ＮＨ３和Ｃ通入ＮＨ３的流５３０ ℃，Ｏ２，量为６／，对共渗时间、／０ｍＬｍｉｎＮＨ３ＣＯ２不同比炉压进行了正交试验，期望得出优化的氮碳值、共渗工艺参数；另外，在上述优化工艺参数基础以探讨稀土的加入对共渗上加入了稀土Ｌａ块，的影响。试验中使用的稀土Ｌａ为１０ｍｍ × 的块状样，对称放在阴极盘上。１０ｍｍ×６ｍｍ试验前称重稀土块的重量为１平均值），０．４５ｇ（试验后稀土块的重量为１平均值），实际０．２３ｇ（平均值）。对过程中稀土的摄入量为０．２２ｇ（ＳＫＤ１１钢进行离子氮碳共渗及稀土催渗处理的各种工艺条件如表１所示。
：，犃犫狊狋狉犪犮狋ＴｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｏｔｉｍａｌｎｉｔｒｏｃａｒｂｕｒｉｚｉｎａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒＳＫＤ１１ｓｔｅｅｌｔｈｅｉｒｓｅｃｉｍｅｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｇｐｐ
，ＷＵＸ，ＣＨＥＮＪｉｃｈａｏｉａｏｃｈｕｎＹＡＮＧＨａｏｐｅｎｇ（，，）ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎＳｈａｎｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔＳｈａｎｈａｉ２０００７２ｇｇｇｙｇ
表１正交试验表（犓、犔为稀土催渗试验）Ｔａｂｌｅ１Ｅｘｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｏｒｔｈｏｏｎａｌｔａｂｌｅ（ＫａｎｄＬｆｏｒｔｈｅｐｇ）ｅｘｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｎｉｔｒｏｃａｒｂｕｒｚｉｎｉｔｈｒａｒｅｅａｒｔｈｐｇｗ／Ｒ／Ｐ／ｌｏｗｏｆＮＨ３ａｔｉｏｏｆＴＥｘｅｒｉｍｅｎｔＦｉｍｅｒｅｓｓｕｒｅｐｎｕｍｂｅｒＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪ）Ｋ（Ｌａ）Ｌ（Ｌａ６０６０６０６０６０６０
第２５卷第６期２０１２年１２月
中 Байду номын сангаас 表面工程
ＣＨＩＮＡＳＵＲＦＡＣＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．６Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０１２
：／ｄｏｉ１０．３９６９．ｉｓｓｎ．１００７９２８９．２０１２．０６．００３ｊ
ｎｄＣＯｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｒａｒｅｅａｒｔｈｌａｓｍａｎｉｔｒｏｃａｒｂｕｒｉｚｅｄａｔ５３０ ℃ｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｓｉｎａｍｉｘｅｄｇａｓｏｆＮＨ３ａｐ２ｗ（，ｍ，ＲＥ）．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｌａｅｒｓｆｏｒｔｈｅｔｒｅａｔｅｄｓｅｃｉｍｅｎｓｙｐ，，ｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｕｓｉｎｃａｎｎｉｎｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏＳＥＭ）Ｘｒａｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｇｓｇｅｐｙ（ｙｄ，ｒｅｓｅｃｔｉｖｅｌ．ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｆｏｒＳＫＤ１１，ｔｈｅｏｔｉｍａｌａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｐｌａｓｍａｎｉｔｒｏｃａｒｂｕｒｉａｎｄｗｅａｒｔｅｓｔｅｒｓｐｙｐｐ，ｚｉｎｒｅａｔｍｅｎｔａｒｅｔｈｅｔｉｍｅｏｆ１０ｈＮＨ３ｔｏ－ＣＯａｔｉｏｏｆ１０∶１，ａｎｄａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｆｕｒｎａｃｅｏｆ５００７００ｇｔ２ｒ，ｗｈｅｎａｄｄｉｎｌａｎｔｈａｎｕｍ，ｔｈｅｎｉｔｒｏｃａｒｂｕｒｉｚｅｄｌａｅｒｂｅｃｏｍｅｓｔｈｉｃｋｅｒａｎｄＰａ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｔｉｍａｌａｒａｍｅｔｅｒｓｇｙｐｐ，，ｔｈｅｇｒａｄｉｅｎｔｏｆｈａｒｄｎｅｓｓｇｅｔｓｓｍａｌｌｅｒｆｒｏｍｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｔｏｔｈｅｃｏｒｅａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｌａｓｍａｎｉｍｏｒｅｃｏｍａｃｔｐｐｔｒｏｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｒｅａｔｍｅｎｔｉｓｂｅｔｔｅｒ．ｇｔ
犛犓犇１１钢的离子氮碳共渗工艺及其稀土催渗研究
陈继超，吴晓春，杨浩鹏
（上海大学材料科学与工程学院，上海２）０００７２
摘要：为了探究Ｓ对Ｓ不同炉内气压、ＫＤ１１钢的优化氮碳共渗工艺，ＫＤ１１钢在５３０ ℃ 不同共渗时间、
１６
中国表面工程
２０１２年
硬度分布和表层相组成，确定了优化的氮碳共渗并借助稀土对化学表面处理的催渗作工艺参数，
］７用［，研究了稀土Ｌａ的加入对ＳＫＤ１１钢离子氮
１．３试验测试方法采用尼康ＬＶ１５０正立式金相显微镜观察试样渗层截面；用载荷为３００ｇ的ＭＨ３显微硬度计对试样渗层截面从表面到心部的硬度测量；采电压４用电流２００ｍＡ，０ｋＶ，Ｃｕ靶材的ＤＬＭＡＸ共渗试样和稀２５５０Ｘ射线衍射仪对原始试样、土共渗试样进行表面区域的物相分析；用ＨＩＴＡＣＨＩＳＵ１５１０钨灯丝扫描电镜对试样表面渗层形貌进行分析；采用ＭＭＳ２Ａ销盘式摩擦磨损试验载荷为机对共渗试样进行摩擦磨损试验，试验时间为６２００Ｎ，０ｍｉｎ。