不同偏压对沉积CrMoN涂层耐磨性能的影响

采用非平衡闭合场磁控溅射技术,在冷作模具钢Cr12MoV表面制备不同偏压CrMoN涂层。通过XRD、SEM、显微硬度和磨损试验分析等方法考察涂层的相结构、力学性能与耐磨性。实验结果表明:呈面心立方结构的CrMoN涂层不同程度地强化了基体表面(HV_0.25N1 000～1 800),摩擦系数降低至0.3～0.35,经18 h磨损试验后,60、75 V偏压沉积的涂层的磨损体积(2.01×10 ^-3mm³)约为未处理试样磨损体积(10.01×10^-3mm³)的1/5。涂层磨损机理主要为"微犁沟"的磨粒磨损。     

Cr12MoV模具钢渗氮层服役过程中不同磨损阶段的摩擦学特性

目的 分析经渗氮处理后Cr12MoV模具钢的显微结构,以及不同取样厚度处渗氮层的摩擦学特性,了解渗氮处理对Cr12MoV模具钢耐磨性的影响,为服役过程中不同磨损阶段渗氮层的磨损行为提供理论依据。方法 采用气体渗氮法对Cr12MoV模具钢进行恒温渗氮处理,研究渗氮处理对Cr12MoV模具钢显微结构的影响,以及不同取样厚度处渗氮层的磨损行为,并分析不同取样厚度处渗氮层的磨损机理。结果 经渗氮处理后Cr12MoV模具钢的表面会形成一层厚度约为120 μm的致密渗氮层,材料的表面硬度从3.65 GPa提高至12 GPa,磨痕深度从3.5 μm降至0.35 μm。随着取样厚度的增加,试样的磨损量会逐渐增加,但均远低于未渗氮试样,其中渗氮层的最大磨损量约为120 μm³,为基体材料磨损量的1/10;渗氮影响层的最大磨损量约为330 μm³,为基体材料的1/3,可见采用气体渗氮处理可显著增强Cr12MoV模具钢的耐磨性。此外,在磨损过程中Cr12MoV模具钢的表面磨损较严重,出现了大块撕裂损伤,主导磨损机理为疲劳磨损;经渗氮处理后试样表面的损伤较轻微,主导磨损机制为磨粒磨损。随着取样厚度的增加,试样表面的磨损现象逐渐加剧,磨损机制由磨粒磨损逐渐转变为疲劳磨损。结论 渗氮处理可以在Cr12MoV模具钢的表面生成一层致密的渗氮层,渗氮层的磨损量会随着取样厚度的增加先减少后持续增加,说明在服役过程中渗氮层的耐磨性呈先增强后减弱的趋势。     

Cr12MoV钢渗钒层组织及耐磨性能

为改善Cr12MoV钢耐磨性,提高其使用寿命,通过950℃×8hTD盐浴渗钒处理在Cr12MoV钢表面制备渗钒层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射和摩擦磨损试验对渗钒层组织成分和磨损性能进行检测分析,结果表明:Cr12MoV钢表面渗钒层组织均匀致密,且覆层与基体间存在明显的界面,渗钒层厚度约为9.0μm。渗钒层主要物相由VCx相组成,碳化钒覆层具有(200)和(220)晶面择优取向。经渗钒处理后试样表面显微硬度可达2 002HV0.05,约为原始试样显微硬度值的2.88倍。用GCr15钢球作为摩擦副,载荷为4.9N,滑动速度为0.1m/s,磨损时间为30min条件下,渗钒层的摩擦因数约为0.58;渗钒后试样的磨损体积约为原始试样的0.29倍,其磨损的机制主要为粘着磨损。通过TD盐浴渗钒处理,在Cr12MoV钢表面制备碳化钒涂层可有效提高其耐磨性。     

TD盐浴渗钒覆层的耐磨性研究

通过硬度测试和磨损试验,研究了碳化钒覆层前后Cr12MoV表面的硬度和耐磨性的变化,分析了表面覆层磨损机制。结果表明,硬度和耐磨性均有明显提高,其磨损机制为疲劳剥落磨损。     

深冷处理对Cr12MoV钢力学性能的影响

对经不同深冷处理后的Cr12MoV钢进行了力学性能检测和摩擦磨损试验。试验结果表明,深冷处理可以明显提高Cr12MoV钢的硬度,最高增量达到228 HV0.2。深冷处理可减少Cr12MoV钢的残留奥氏体并提高其耐磨性,经深冷处理3×1 h＋180℃×1.5 h回火处理后,耐磨性提高最为显著,其磨损失重率下降37.1%;而残留奥氏体量则由未冷处理的34.36%降至2.58%,降幅达92.5%。     

非平衡闭合场磁控溅射CrTiAlN/MoST复合涂层的性能研究

采用非平衡闭合场磁控溅射方法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备CrTiAlN单一涂层和CrTiAlN/MoST复合涂层,通过AFM、XRD、显微硬度、划痕和磨损试验综合分析涂层相结构和的表面性能.实验结果表明,CrTiAlN/MoST复合涂层比CrTiAlN单一涂层更光滑、致密,(Cr,Ti,Al)N在(111)晶面呈强烈的衍射峰,无明显的MoS2衍射峰.Crl2MoV经PVD处理后,表面显微硬度和耐磨性得到了明显的提高,尤其是复合涂层,由于CrTiAlN硬涂层抗磨和MoST软涂层减摩的综合作用表现出比CrTiAlN涂层更低的磨损率,主要的磨损机制为逐层剥落的疲劳磨损.     

非平衡闭合场磁控溅射CrTiAIN／MoST复合涂层的性能研究

采用非平衡闭合场磁控溅射方法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备CrTiAlN单一涂层和CrTiAlN／MoST复合涂层，通过AFM、XRD、显微硬度、划痕和磨损试验综合分析涂层相结构和的表面性能。实验结果表明，CrTiAlN／MoST复合涂层比CrTiAlN单一涂层更光滑、致密，（Cr,Ti，Al）N在（111）晶面呈强烈的衍射峰，无明显的MoS2衍射峰．Cr12MoV经PVD处理后，表面显微硬度和耐磨性得到了明显的提高，尤其是复合涂层，由于CrTiAlN硬涂层抗磨和MoST软涂层减摩的综合作用表现出比CrTiAlN涂层更低的磨损率，主要的磨损机制为逐层剥落的疲劳磨损。     

Cr基金属氮化物涂层改善冷冲模性能的研究

采用非平衡磁控溅射法在硬度分别为56HRC和62HRC的Cr12MoV冷作模具钢表面制备Cr/CrN/CrTiAlN涂层,综合分析了涂层的表面性能,并进行了应用试验。实验结果和应用试验表明：Cr/CrN/CrTiAlN涂层能显著提高Cr12MoV钢基体的表面硬度（2550HV25）及承载能力,并与基体较好地结合,从而显著减少了Cr12MoV钢基体的磨粒磨损,耐磨性提高,对于高的基体硬度这一效果更为明显。经Cr/CrN/CrTiAlN涂层的翻边精整冷冲模,较未表面处理模具其使用寿命提高了两个数量级以上。     

钒对Cr12Mo模具钢渗氮层及其摩擦学行为的影响

在Cr12Mo和Cr12MoV模具钢表面进行气体渗氮处理,对比分析了V对Cr12Mo模具钢渗氮层显微结构及其摩擦学行为的影响。结果表明,气体渗氮后两种模具钢的表面均制备出深度约120 μm的渗氮层,由表及里依次为渗氮层、扩散层和基体;V提高了模具钢的耐磨性,Cr12MoV表现出较好的耐磨效果;相比V对模具钢基体和扩散层硬度的提升而言,V对渗氮层最大硬度值附近区域的硬度提升幅度更为明显;V对两种模具钢渗氮层耐磨性的影响并不明显,但V的主要贡献在于促进了渗氮时N的有效渗入,大大提高了渗氮层与扩散层间的界面结合力,避免了渗氮层与扩散层间的开裂,促使磨损机制由疲劳磨损转变为黏着磨损,进一步提高了渗氮层的服役寿命。     

深冷处理对Cr12MoV钢组织和耐磨性能的影响

对经不同工艺深冷处理后的Cr12MoV钢进行了显微组织观察和力学性能检测。试验结果表明,深冷处理可以不同程度地提高Cr12MoV钢的硬度;淬火后进行深冷处理＋180℃×8 h回火后没有改善Cr12MoV钢的冲击韧度;深冷处理可明显提高Cr12MoV钢的耐磨性,其中深冷处理6 h的耐磨性提高最为显著,其磨损失重下降了51.2%。