稀土对模具钢表面Ni-Al涂层的影响.doc文档32页推荐下载

的不锈钢。

钢高三倍以上。

当渗层铝含量达到以上时，其抗高温硫的腐蚀能力远远高于含铬成连续的保护膜。

不锈钢和其它高铬镍合金钢不允许冷成型，热成形时需加热到较高温度。

抗腐蚀性能 渗铝钢耐蚀性决定于渗层的铝含量。

当渗层中铝含量达时，抗 作用明显增强，现在标准中般要求渗层铝含量大于，这时渗层的原 子含量在以上，对金属材料的保护作用表现在，表面形成层致密的附着 力很强并且极为稳定的保护膜，这层保护膜具有很强的自身修复和再生 性。

研究表明当渗铝含量在以上时，就能形成连续的保护膜。

因 此渗铝钢具有良好的抗氢腐蚀作用，渗层比基体氢渗透速度要低个数量级。

导热性能 渗铝钢与非渗铝钢的导热性能没有什么变化，但在高温氧化环境中，由于两 者的抗高温氧化性能不同，非渗铝钢表面会形成氧化皮，从而使两者的传热效果 发生变化。

因此渗铝钢在高温氧化环境中的传热效率会有所提高。

焊接性能 渗铝钢的可焊性与其母材的可焊性差别不大，但两者的焊接方法和焊接工艺 有所不同，渗铝钢的焊接要兼顾两层的影响 渗铝钢能降低钢的氢渗透速度，国外有关资料介绍，铁素体和奥氏体钢材经 过渗铝，其氢渗透速度比同种材料未经过渗铝的合金最少要降低个数量级。

护膜，这层保护膜具有很强的自身修复和再生 性。

研究表明当渗铝含量在以上时，就能形抗 作用明显增强，现在标准中般要求渗层铝含量大于，这时渗层的原 子含量在 抗腐蚀性能 渗铝钢耐蚀性决定于渗层的铝含量。

当渗层中铝含量达时 不锈钢和其它高铬镍合金钢不允许冷成型，热成形时需加热到较高温度。

碳钢基体渗铝材料可以进行冷热成型，在冷态 拉伸长度不超过，在加热到以上时拉伸不超过时不影响渗层质量。

部分内容简介的前提下尽可能减小渗铝层的厚度， 渗层薄对机械性能自然影响就小。

部分内容简介的前提下尽可能减小渗铝层的厚度， 渗层薄对机械性能自然影响就小。

碳钢基体渗铝材料可以进行冷热成型，在冷态 拉伸长度不超过，在加热到以上时拉伸不超过时不影响渗层质量。

不锈钢和其它高铬镍合金钢不允许冷成型，热成形时需加热到较高温度。

抗腐蚀性能 渗铝钢耐蚀性决定于渗层的铝含量。

当渗层中铝含量达时，抗 作用明显增强，现在标准中般要求渗层铝含量大于，这时渗层的原 子含量在以上，对金属材料的保护作用表现在，表面形成层致密的附着 力很强并且极为稳定的保护膜，这层保护膜具有很强的自身修复和再生 性。

研究表明当渗铝含量在以上时，就能形成连续的保护膜。

在同等条件 下，渗铝层的铝含量在以上，其耐蚀性比级不锈钢高三倍以上。

当渗层铝含量达到以上时，其抗高温硫的腐蚀能力远远高于含铬 的不锈钢。

抗高温氧化性能 在高温氧化环境中，含铬的不锈钢能生成高铬氧化膜，同样渗铝钢表面也能 形成氧化膜，且氧化铝膜比氧化铬膜更稳定因此渗铝层能更有效地保护金属材 料。

经过实验证明型不锈钢在以上氧化环境中剥皮严重。

在耐高温的 铬钼钢和型以上高铬镍合金钢表面进行渗铝可进步提高其抗高温氧化性 能。

抗渗碳性能 在高温富碳环境中，合金钢和不锈钢都发生渗碳，材料渗碳后，变得非常脆， 硬度提高，强度下降，严重时引起金属粉末化，损坏钢材的使用性能，但在相同 条件下渗铝钢的渗碳粉末化倾向甚微，因此在高温富碳环境中使用渗铝钢会大大 提高材料寿命。

渗铝钢之所以能有效地阻止渗碳，是由于钢材表面加入铝原子后 大大地降低了碳在钢中的溶解度。

抗渗氢性能重庆理工大学毕业论文稀土对模具钢表面涂层的影响 渗铝钢能降低钢的氢渗透速度，国外有关资料介绍，铁素体和奥氏体钢材经 过渗铝，其氢渗透速度比同种材料未经过渗铝的合金最少要降低个数量级。

因 此渗铝钢具有良好的抗氢腐蚀作用，渗层比基体氢渗透速度要低个数量级。

导热性能 渗铝钢与非渗铝钢的导热性能没有什么变化，但在高温氧化环境中，由于两 者的抗高温氧化性能不同，非渗铝钢表面会形成氧化皮，从而使两者的传热效果 发生变化。

因此渗铝钢在高温氧化环境中的传热效率会有所提高。

焊接性能 渗铝钢的可焊性与其母材的可焊性差别不大，但两者的焊接方法和焊接工艺 有所不同，渗铝钢的焊接要兼顾两方面问题。

是要保证材料的整体机械性能， 二是要使焊缝表层具有与渗铝层相同或相近的抗高温氧化性或耐蚀性，并且保证 焊缝处的性能连续性。

因此焊接时在焊缝处要作些特殊处理。

稀土元素对钢的影响及其催渗机理 许多研究工作表明，稀土元素对表面改性工艺过程和改性效果有以下几方 面的影响 活化和净化工件表面，促进渗入原子在镀渗层中的吸附沉积 扩散，起催镀渗作用。

提高工件表面硬度耐磨性和疲劳强度，提高断裂韧性，使改性层强 韧化，提高改性层与基体的结合强度。

改善物理化学性能，如提高工件表面的抗氧化性和抗腐蚀性。

在相同的试验条件下，加稀土的渗剂均显示出较好的催渗效果，扩渗速度的 提高幅度约在，处理时间可缩短以上。

稀土元素的催渗作用可具 体分析如下 加速渗剂的分解。

稀土元素的化学活性极强，它能使渗剂中的原子 还原出来，因而能加速活性原子的产生，即能加速渗剂的分解。

特别是当炉气中 含有定浓度的稀土元素时，将有利于煤油乙醇丙酮等高分子链键的断裂， 促进等活性原子的形成，并能加速表面强化处理的动力学过程。

加速模具表面对活性原子的吸收。

在稀土复合渗过程中，稀土元素的重庆理工大学毕业论文稀土对模具钢表面涂层的影响 原子首先被吸附于金属的表面，从而使体系的能量降低。

当稀土原子被吸附于金 属表面后，部分便以活性稀土原子的形式提供稀土源，并不断向内部扩散而 另部分则由于稀土元素的电负性低，将夺取钝化膜中的氧并形成氧化物，同时 还会与其他元素形成稀土化合物。

这不仅能净化和活化金属表面，而且所形成的 稀土化合物又能起到催化剂的作用。

加速渗入原子的扩散。

当稀土元素的原子渗入模具表面后，将优先吸 附于晶界空位及位错等晶体缺陷处，使表面浓度升高，浓度梯度相应增大，从 而使渗入原子的扩散加速。

同时，其化学位亦随之升高，原子扩散的驱动力增大 另外由于大尺寸稀土原子的渗入，会导致严重的晶格畸变，产生大量的空位及位 错等晶体缺陷，这就为渗入原子向内扩散提供了众多的通道，使其扩散激组织。

淬火层的硬度比普通淬火的硬度还高，淬硬层可达重庆理工大学毕业论文稀土对模具钢表面涂层的影响 ，可以大幅度提高模具的耐磨性和使用寿命，而且强化后模具表面光 滑如初，变形小，基本上不需要再加工就能直接使用，特别适合处理形状复杂 精加工后不易采用其它强化方法的模具。

激光合金化 激光合金化是以激光为热源，在模具表面涂上特定的合金粉末，以足够的功 率及扫描速度，使表面金属快速熔凝，形成层具有要求深度和化学成分的合金 层，获取特殊的表面性能。

利用激光合金化技术获得的高性能硬化层与基体结合 强度远高于化学气相沉积，能在些表面性能差价格便宜的金属表面生成耐磨 耐蚀耐高温的合金表面，代替昂贵的整体高级合金，因此在经济上和技术上都 有十分重要意义。

除此之外，它在原理上基本与相变硬化类似，也是利用激光束 对模具表面进行熔融和激光处理，可获得非常细小的组织，因而表面强化性能更 高，对低碳钢中碳钢低合金工具钢等处理后，其表面性能几乎可与高强度钢 相媲美。

多元共渗及复合渗 将工件表层渗入多于种元素的化学热处理工艺称为多元共渗，在模具上 应用的多元共渗主要有碳氮共渗氮碳共渗硼氮共渗硫氮碳共渗等。

碳氮共 渗与氮碳共渗，即同时向零件表面渗入碳和氮的化学热处理，碳氮共渗也称氰化， 氮碳共渗也称软氮化。

碳氮共渗以渗碳为主，氮碳共渗以渗氮为主。

与单渗碳 相比，碳氮共渗有许多优点，主要提高了模具的表面硬度耐磨性和疲劳极限 并且由于碳氮共渗温度较渗碳温度低，共渗后般可直接淬火，简化了生产工序， 节约能源并减少了模具的变形。

碳氮共渗根据使用介质的不同可分为气体液体 固体碳氮共渗。

液体碳氮共渗有毒，污染环境，工作条件差，已很少应用。

气 体碳氮共渗速度快，模具变形小，模具具有较高的耐磨性抗粘着性，可使模具 寿命提高倍。

氮碳共渗表层主要以渗氮为主，提高模具表面的耐磨性和抗咬 合性。

气体氮碳共渗的主要特点是力学性能综合了渗碳和渗氮的优点，与渗碳 相比表面硬度高耐磨性好，同时还具有定的抗蚀性，由于共渗层存在残余 压应力而提高了钢的疲劳极限与渗氮相比，共渗层深度深，表面脆性小。

重庆理工大学毕业论文稀土对模具钢表面涂层的影响 实验 实验材料及设备 试样材料 模具钢国内牌号为是世界上普遍使用的强韧兼具的热 作模具钢。

其成分如表所示。

表钢成分 牌号 化学成分 实验用品 渗铝剂粉。

具体成分为， ，余量为。

填充剂本实验全部采用未添加填充剂的渗铝剂。

催渗剂分析纯。

稀土分析纯。

其它实验材料 坩埚水玻璃耐火泥等。

实验选用坩埚作为容器，并用水玻璃耐火泥密封，烘干后放置于热处理炉 中进行加热渗铝。

实验设备 利用刷镀电源进行电刷镀镍。

渗铝剂在型电热恒愠鼓风干燥箱中干燥。

试样渗铝在型箱式电阻炉最高加热温度中完成。

制备成金相后利用金相显微镜型扫描 电镜及能谱仪对试样的渗层及表面进行组织观察和成分分析。

用型射线衍射仪分析试样表面的相结构。

用型显微硬度计测试试样的渗层及表面显微硬度。

用高速往复摩擦磨损实验机测试试样的耐磨损性能。

重庆理工大学毕业论文稀土对模具钢表面涂层的影响 用三维纳米划痕仪检测试样的