文档介绍：校代码 10530 学号 200910081442
分类号 TG174 密级

硕士学位论文

模具钢表面熔覆 SiC 涂层制备工艺及
耐磨性研究

学位申请人焦少彬 0
指导教师肖良红副教授 0
学院名称机械工程学院
学科专业材料加工
研究方向材料表面改性

二零一二年四月二十日
The research of processing technology
and wearing resistance of SiC coating
cladding on die steel

Candidate Jiao Shaobin
Supervisor Associate Prof. Xiao Lianghong
College School of Mechanical Engineering
Program Materials Processing Engineering
Specialization Surface Modification of Materials
Degree Master of Engineering
University Xiangtan University
Date April, 2012
湘潭大学
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作者签名: 日期: 年月日

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作者签名: 日期: 年月日

导师签名: 日期: 年月日
摘要
模具在生产过程中,由于要承受剧烈冲击,表面容易发生磨损,从而会发生
失效,故需在其表面熔覆具有高硬度、高耐磨性能的涂层对其进行修复。SiC 是
一种弹性模量大、硬度高、高温时抗氧化性能强的陶瓷材料,故本研究利用激光
熔覆技术和氩弧熔覆技术在 SKD11 模具钢表面制备 SiC 和铁粉复合粉末熔覆层
来提高模具的耐磨性能。熔覆时采用预置式供粉方式,预置粉末厚度约为 1mm。
熔覆后采用扫描电镜、XRD 对所获得的熔覆层进行了显微组织分析;测量了各
种熔覆层的硬度,并在 UMT-2 型摩擦磨损实验机上检测了它们的耐磨性能。
通过扫描电镜、XRD 对所得熔覆层进行的显微组织分析发现:激光熔覆层
与 SKD11 模具钢基体之间呈现了良好的冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷。随着
熔覆粉末中 SiC 含量的增加,熔覆层中富硅相的存在形式按 Fe3Si→Fe3Si+Fe2Si
→Fe3Si+FeSiC+SiC 变化。当 SiC 含量增加到 80%时,熔覆层中出现了 SiC 相。
对于氩弧熔覆,当 SiC 含量为 80%时,在 160A 电流和 8L/min 的 Ar 气流量熔覆
参数下所得熔覆层组织均匀,长条状和粒状的硬质相弥散分布,与基体之间呈现
良好的冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷。
通过硬度检测发现:激光熔覆层的硬度受熔覆粉末中 SiC 含量、扫描速度、
激光功率的影响。熔覆层的硬度随熔覆粉末中 SiC 含量的增加先增大后减小,当
SiC 含量为 90%时,熔覆层的硬度最大;在 SiC 含量为 70%,激光功率为
时,扫描速度的增加使熔覆层的硬度递减,采用最低熔覆速度所得熔覆
层的硬度最大;在熔覆速度为 3mm/s,SiC 含量为 30%时,随着激光功率的增加,
熔覆层的硬度先减小后增大,功率为和 4KW 所得熔覆层的硬度达到最大。
氩弧熔覆所得熔覆层的硬度都比基体高出很多,当 SiC 含量为 80%时,采用 130A
电流、8L/min 的 Ar 气流量熔覆参数所得氩弧熔覆层的硬度值最大。
通过摩擦磨损实验发现:激光熔覆层的耐磨性受熔覆粉末中 SiC 含量、扫描
速度和激光功率的影响。熔覆层耐磨性均高于基体 SKD11 的耐磨性,其中 SiC
含量为 50%时,其耐磨性最好;当 SiC