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3Cr13钢是一种马氏体不锈钢,具有良好机械加工性能和耐腐蚀性能,广泛应用于在高载荷及腐蚀介质作用下塑料模具、弹簧、刃具等,但经调质处理后硬度在HRC30以下,耐磨性差。虽然应用等离子表面渗氮技术能够有效解决这一问题,但对于形状复杂的工件,等离子表面渗氮技术也无法发挥其优势。目前在众多表面强化处理方法中,TD(Thermal-reactive Diffusion)法盐浴处理技术(热反应沉积技术)具有设备简单,强化效果好,不受工件形状限制等优点,但传统的TD法盐浴处理技术同时也存在不少的缺点,例如:熔盐粘度大,熔盐成分偏析,工件粘盐难清洗等。FLiNaK(化学组成分LiF-NaF-KF质量分数为29.2%、11.7%、59.1%)盐成分稳定,浴盐稳定不易老化,工件清洗容易。本文使用FLiNaK盐作为一种全新的TD盐浴处理基盐,对3Cr13钢进行TD法盐浴处理制备碳化钒渗层。盐浴配方为:86%FLiNaK+10%V2O5+4%(Si+BC)(wt.%),实验参数为:盐浴处理温度为900℃,盐浴处理时间分别为10h、24h、48h、90h。研究的主要内容及成果如下: (1)利用扫描电子显微镜(SEM)对所得VC渗层的表面及截面形貌进行观察,渗层表面含有少量的SiO2,截面形貌显示,VC渗层能完整覆盖基体且平整而致密。 (2)利用X射线衍射(XRD)仪,扫描电子显微镜能谱(EDS)仪对碳化钒渗层进行物相的鉴别及各元素在渗层中的分布研究,结果表明渗层物相为碳化钒。随着盐浴处理时间的延长,沿渗层与基体界面到渗层表面方向,碳含量的变化趋势由下降转变为上升。 (3)使用MM200摩擦磨损试验机对渗层试样和基体试样进行摩擦磨损试验,结果表明,在同等条件下,经渗钒处理后试样的耐磨性能是基体试样的6.22倍,能够大幅提升基体材料的耐磨性能。 (4)利用电化学工作站对渗层的耐腐蚀性能进行测试,结果表明经渗钒处理后,基体材料的耐腐蚀性能提高了约31%。 (5)根据不同渗钒处理时间下VC渗层的厚度,研究了其生长的规律,结果表明,VC渗层随盐浴处理时间的生长规律符合抛物线方程d2=0.511t。