马氏体不锈钢表面强化技术基础PPT演示课件

匡 同 春 教 授 加油华南理工大学材料科学与工程学院华南理工大学材料表面工程与薄膜技术创新研发中心中山市材料表面科技公共服务平台2016年11月25日,基于不锈钢刀剪产品质量调控的纳米表面工程技术集成与研发,报告提纲 不锈钢刀剪产品质量概况 质量调控的新技术与研发现状 纳米表面工程技术解决方案 前期研发工作,报告提纲 不锈钢刀剪产品质量概况 质量调控的新技术与研发现状 纳米表面工程技术解决方案 前期研发工作,.,4,4,不锈钢刀剪产品质量概况, 质量(Quality)的定义： 一组固有特性(Characteristic)满足要求(requirement)的程度。 质量控制的定义： 质量管理的一部分，致力于满足质量要求。 纳米表面工程： 以纳米材料和其它低维非平衡材料为基础，通过特定的加工技术、加工手段，对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。【2000年徐滨士院士等人提出】,.,5,5,不锈钢刀剪产品质量概况, 纳米表面工程的实质： 通过纳米技术大幅度提升表面性能的系统工程。 纳米表面工程的内涵： 1）材料表面的纳米化改造与纳米结构组装； 2）纳米超光滑表面的加工； 3）纳米尺度超微细图形的加工。 纳米表面工程的优越性： 1）赋予表面新的服役性能(效能)； 2）使零件设计时的选材发生重要变化； 3）为表面技术的复合提供新途径。,.,6,6,不锈钢刀剪产品质量概况, 我国年产粗钢超8亿吨，却造不好生产圆珠笔笔珠的易切削不锈钢； 我国有上千年菜刀锻造历史，高端菜刀市场却被外国品牌占据。 笔珠和菜刀，“一文一武”，两类物品向钢铁大国提出了沉重的命题。中国材料人之殇！, 中科院卢柯院士：我国材料领域学术论文高居世界第一，但从高铁的关键材料到日用的切菜刀都大量依赖进口。 出路：鼓励全民创业、自主创新； 培育精益求精的工匠精神； 增品种、提品质、创品牌； 思考：材料科学与工程学科的四要素 成分/结构、制备/加工、性质和效能,.,7,7,不锈钢刀剪产品质量概况,高端刀剪产品质量要求： 关键要素：1）产品设计；2）材料品质；3）工艺技术；4）性质效能 产品设计：人体力学、切削习惯、外观美学、花纹样式等 材料品质：钢的成分调控、洁净度(超低杂质)、铸坯质量、显微组织等 工艺技术：热锻/热轧、冷轧/拉拔/冷镦、热处理、表面强化、机械加工等 性质效能： 硬度、强度、塑性、韧性、抗疲劳性、耐磨性、耐蚀性、锋利度、耐用度、热强性、耐热性、热加工性能、冷加工性能、可焊性、易切削性、可涂覆性、磁性等, 通常来说，刀剪产品主要性能指标中存在的凸出矛盾有： （1）硬度(耐磨性)与韧性(强度) 组织纳米化可调和！ （2）硬度(耐磨性)与耐腐蚀性 表面涂层技术可调和！,.,8,8,不锈钢刀剪产品质量概况,锋利度和持久度 刀的锋利度和持久度，材料和工艺的影响是决定性的。日系刀占优！ 硬度最关键，硬度越高，刀越锋利，持久度越好，但同时韧性低，易损坏，且防锈性能差，维护难度大。 硬度、韧性、防锈性能是此消彼长关系。 一般厨刀用钢的洛氏硬度在55-65 HRC之间 日本刀硬度大，在60-62 HRC； 德国刀硬度略低，在55-58 HRC； 中式刀硬度最低，50 HRC左右。为表面强化技术应用提供空间！ 氧化锆陶瓷刀的硬度最高，不在HRC测定范围内。HRC达84以上。 锋利度取决于刀刃硬度、晶粒度、几何角度。 日本刀开锋角度在15度，德国刀在20度(17度)。,.,9,9,不锈钢刀剪产品质量概况,菜刀制作流程： 选料、切割、锻造、淬火热处理、研磨抛光、平衡点定位、刀柄配制、开刃、开锋等40道生产工序，每一工序均需严格的质量把控。共性/核心技术： 1）选料：C、Cr、Mo、V、Co、Si、Mn、S、P，“合金化” 2）锻造：“千锤百炼”，碳化物碎化、成分均匀化、组织超细化 3）热处理：淬火-回火-(深)冷处理工艺优化 4）磨削：刃口表面自纳米化 5）刃口强韧化处理：表层自纳米化、激光强化处理、渗/涂层技术,.,10,10,不锈钢刀剪产品质量概况, 国内菜刀品牌：（Ref: 2015/2016菜刀十大品牌排行榜）广东：十八子作(1983年)、巧媳妇(1996年)、银鹰 (1979年)、永光(1956年)浙江：张小泉(1663年)、苏泊尔 (1994年)、爱仕达 (1978年)、楼龙(1992年)北京：王麻子(1651年)福建：永德利(1735年), 国外菜刀品牌：德国：双立人(1731年)、菲仕乐(1845年)、福腾堡、三叉日本：旬刀、KYOCERA京瓷(1959年)瑞士/瑞典,.,11,11,不锈钢刀剪产品质量概况,菜刀用典型材质： 国内：主要采用3Cr13(420)、4Cr13、5Cr15MoV等马氏体不锈钢 德国：主要采用1.4116、 X50CrMoV15等马氏体不锈钢 日本：主要采用VG-10不锈钢材或青纸钢,.,12,12,不锈钢刀剪产品质量概况,中国四大刀具之都：浙江杭州、重庆大足、山东临沂、广东阳江。 阳江十八子作为阳江刀具产业龙头，全市从事日用五金刀剪生产和出口的企业有1500多家，市值500多亿，企业90%依赖出口欧美市场。,面临的共性问题：1）钢号新品种较少、冶金质量尚待提高； 国家层面2）刀剪行业/企业缺少战略性自主知识产权和核心技术； 企业层面3）基于调和关键性能指标矛盾的创新技术研发和储备尚不够。 行业,报告提纲 不锈钢刀剪产品质量概况 质量调控的新技术与研发现状 纳米表面工程技术解决方案 前期研发工作,.,14,14,质量调控的新技术与研发现状,十八子作：已使用7Cr17Mo、6Cr18Mo、9Cr18Mo等；邓家刀：已使用9Cr15MoV9。宝钢：9Cr18MoV，一种硬度和耐腐蚀性俱佳的控氮高强度不锈钢。,1、刀剪产品优质钢号冶炼技术,姚迪,李晶,李积回,朱勤天. 高碳不锈钢刀剪材料轧制过程中的碳化物J. 材料热处理学报, 2014, 35(11):129-133.姚迪,李晶,李积回. 7Cr17MoV不锈钢刀剪材料塑性变形的组织与性能J. 金属热处理, 2014, 39(2):39-42.尹燕,刘钊,孙鹏,张瑞华,李积回. 高端刀具异种钢A-TIG焊焊接性J. 焊接学报, 2014, 35(11):35-38.王紫阳,倪红卫,陈荣生,詹玮婷,张超,李有维,李积回. Ag/N离子复合注入刀具不锈钢(AISI420)的表面性能研究J. 材料导报, 2014, 28(s1):383-385.王亮亮,李晶,周文,李积回. Mg对刀剪用钢中夹杂物影响的试验研究J.南方金属, 2012,(3):1-3.周文,李晶,王亮亮,李积回. 刀剪材料9Cr14Mo电渣锭尾夹杂物的分析J. 材料与冶金学报,2011,10(s1):100-102.,.,15,15,质量调控的新技术与研发现状,马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火、回火）对其性能进行调整的不锈钢，即是一类可硬化的不锈钢。淬火后硬度较高，不同回火温度具有不同强韧性组合。 深冷处理是一种热处理工序，即在淬火完成后将刀放入液氮中冷却到零下一百多度，将淬火中未转化的奥氏体继续转化为马氏体，效果是成倍提高了刀的耐磨性和保持性，减少了内应力。 5Cr15MoV钢的热处理：采用1060加热淬火能获得最高硬度值，在500左右回火，该钢呈现出二次硬化现象。,2、刀剪产品先进热处理技术,思考：淬火-回火温度？(偏高/偏低)、深冷处理？残余奥氏体调控？,.,16,16,质量调控的新技术与研发现状,姚迪. 刀剪用高碳马氏体不锈钢生产过程组织演变行为研究D. 北京科技大学,2016.纪显彬,李具仓,王建泽,钱张信. Cr13马氏体不锈钢热处理后的显微组织和硬度J. 金属热处理,2016,41(6):93-96.鲁思渊,陈蕴博,姚可夫,等. 不同工艺下马氏体不锈钢组织演变及其对表面光洁度和耐蚀性的影响J. 材料热处理学报,2015,36(s1):223-229.黄少波,盛洁,袁甜,等. 热处理工艺对7Cr17MoV马氏体不锈钢组织性能的影响J. 热加工工艺,2015,44(24):192-196.相黎阳. 4Cr13型耐蚀塑料模具钢模块的组织和性能研究D. 昆明理工大学,2015.王飞. 氮含量对4Cr13耐蚀塑料模具钢组织和性能影响的实验研究D. 东北大学,2014.张喆. 热处理工艺对4Cr13马氏体不锈钢组织与性能的影响研究D. 东北大学,2013.,.,17,17,质量调控的新技术与研发现状,吴建军. 1Cr17不锈钢表面纳米化组织结构及性能研究D. 山东建筑大学, 2013.王金甲,杜晓东,高振. 4Cr13、7Cr17Mo马氏体不锈钢组织和性能比较J. 合肥工业大学学报:自然科学版, 2012, 35(9):1172-1175.李远睿,邓丽萍,辉志强,王书珍. 锋利度持久刀剪用4Cr10Si2马氏体不锈钢的研制J. 重庆大学学报:自然科学版,2011,34(1):72-76.白鹤,王伯健,沈志军,王平怀. 热处理对含钼2Cr13马氏体不锈钢组织与性能的影响J. 金属热处理,2010,35(3):71-75.李明珠,赵云龙. 提高2Cr13马氏体不锈钢疲劳强度的工艺研究J. 热加工工艺, 2010,39(12):171-172.邓凡宇,马党参,刘建华,等. 热处理工艺对新型刀具用马氏体不锈钢6Cr15Mo组织和性能的影响J. 特殊钢,2010,31(6):53-55.,.,18,18,质量调控的新技术与研发现状,3、刀剪产品刃口磨削表层纳米化技术,中科院卢柯院士、法国国家技术科学院吕坚院士： 1998年在国际上首次提出了“金属材料的表面纳米化”概念，即对金属材料的表面进行处理使其表面层中组织结构细化至纳米尺度，利用具有优异性能的纳米结构表面层提高整体材料的性能。 发明了实现表面纳米化的新技术 表面机械研磨处理(Surface mechanical attrition treatment，SMAT) 发表学术论文77篇、国家发明专利5项、国际专利3项。,.,19,19,质量调控的新技术与研发现状,游凯,宋丹,程兆俊,等. 金属材料表面纳米化研究现状J. 热加工工艺, 2016, 45(4):15-18.黄海威,王镇波,刘莉,雍兴平,卢柯. 马氏体不锈钢上梯度纳米结构表层的形成及其对电化学腐蚀行为的影响J. 金属学报,2015,51(5):513-518.何家文.追溯历史评表面形变纳米化J.中国表面工程, 2014, 27(5):1-13.李东,裴广玉. 金属材料表面纳米化机制研究现状J. 材料导报, 2013, 27(s2):5-8. 已研究过的金属材料：纯铝、纯铜、纯钛、纯铁、304不锈钢、316不锈钢、H13、GCr15、等等。,.,20,20,质量调控的新技术与研发现状,喷丸影响钢件性能的重要因素是：残余应力、表层强度及粗糙度。 超声喷丸或高强度喷丸产生纳米化的同时，也使粗糙度提高。表面形变强化提高抗磨性的典型零件是滚动轴承。常用的强化方法是滚压，在高载进行短时滚压强化后，在低载长期服役。钢铁表面自纳米化的主要机制：大塑性变形诱发晶粒碎化和应变诱导相变。刀剪产品刃口：借助可控磨削工艺实现表层纳米化？马素媛,陈瑞,王东林,等. 低碳马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo磨削表层屈服强度的研究J. 机械工程学报,2005,41(6):25-29.马素媛. 金属材料磨削影响层硬化软化的表征与研究D. 中国科学院金属研究所,2004.,.,21,21,质量调控的新技术与研发现状,（1）激光熔覆处理居毅,叶秉良,郭绍义,姚建华. 3Cr13厨刀表面激光熔覆处理的组织性能研究J. 浙江工程学院学报, 2002, 19(2):106-108.姚建华,熊缨,陈智君,孙东跃. 不锈钢刀具刃口激光强化工艺设计与应用J. 应用激光, 2002, 22(3):293-296.姚建华,徐柠,张群莉.一种金属表面激光强化涂层的制备方法.CN 101812684 A 浙江工业大学：1）表面光滑，结合良好；2）处理层表面硬度达1000 HV以上，耐磨性比未处理试样提高25倍；3）在处理层与基体之间存在一个回火区，有利于保持刃口的韧性。 阳江市五金刀剪产业技术研究院：激光熔覆技术 在普通刀刃上利用激光技术熔覆一层薄薄的特殊的金属粉末，从而提高刀刃的硬度和耐磨度。,4、刀剪产品刃口激光表面强化处理技术,.,22,22,质量调控的新技术与研发现状,（2）激光喷丸/激光冲击强化 (LSP)激光喷丸强化(Laser Shot Peening, LSP)是利用短脉冲(ns级)的强激光(GW/cm2级)对金属零件表面进行辐照，在零件表面诱导高幅冲击波，使金属表层材料发生冷塑性强化的一项新技术，它是利用激光冲击波的力学效应对材料进行无屑加工的。激光冲击强化(Laser Shock Processing, LSP)是一种新型的表面强化技术，可以有效的使金属表层产生塑性变形，明显细化金属材料表层晶粒，在金属表面形成较深的残余压应力层，广泛应用于合金和金属材料的表面改性上。 均是通过在材料表层引入残余压应力来提高构件疲劳寿命的技术，同时其还可以细化材料表层晶粒大小以及影响材料内的位错密度，可提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐腐蚀性等。石来民. 激光喷丸处理304不锈钢板应力腐蚀试验研究D.浙江工业大学,2015.钟金杉. 激光冲击强化304不锈钢拉伸性能及磨损行为研究D. 江苏大学,2013.罗开玉. 激光冲击不锈钢抗腐蚀性能及微观强化机理研究D. 江苏大学,2012.,.,23,23,质量调控的新技术与研发现状,吴健. 激光淬火+表面氮化复合处理方案的选择J. 热加工工艺,2007,36(14):50-52.,（3）激光淬火+表面氮化复合处理 分别用激光淬火-表面氮化、表面氮化-激光淬火复合处理工艺方案对4Cr13钢试样进行表面强化处理，分析激光淬火与表面氮化的不同组合对材料表面硬化层硬度分布和硬化层深度的影响。结果表明，采用表面氮化-激光淬火复合处理可满足试样表面强化处理的要求。,.,24,24,质量调控的新技术与研发现状,1）离子/等离子体渗氮李成涛,赵彦芬,方可伟,等. 离子渗氮马氏体不锈钢的微观组织与腐蚀行为J. 材料热处理学报,2016,37(6):210-214.刘爽,由园,李莉,等. 430钢离子渗氮层中N和Cr行为的第一原理计算J. 热处理技术与装备,2015,36(5):20-23.童幸生,叶威,王晨. 气体比例对1Cr13马氏体不锈钢离子渗氮层性能的影响J. 江汉大学学报(自然科学版),2015,43(3):221-225.钟华. 离子氮化2Cr13不锈钢变载荷条件下摩擦磨损行为研究D. 燕山大学,2014.杜威. 马氏体不锈钢低温离子硬化处理的研究D. 青岛科技大学,2014.杜威,赵程. 低温离子硬化处理对AISI 420不锈钢组织与性能的影响J. 金属热处理, 2014,39(7):116-120.闫姝. 2Cr13钢等离子体低温渗氮层组织与性能研究D. 哈尔滨工业大学,2012.,5、刀剪产品低压低温等离子体渗氮技术,.,25,25,质量调控的新技术与研发现状,黄得猛. 等离子体低温渗氮调幅分解组织纳米化与深层扩散研究D. 哈尔滨工业大学,2012.刘瑞良,闫牧夫,乔英杰. 马氏体不锈钢低温表面改性技术研究进展J. 金属热处理, 2012,37(9):1-7.陈琳. 等离子体源渗氮AISI 420马氏体不锈钢的耐磨抗蚀性能研究D. 大连理工大学, 2012.李新蕾. 离子氮化2Cr13不锈钢真空摩擦磨损行为研究D. 哈尔滨工业大学,2010.崔荣星,李美玉,王海飞. 离子渗氮对2Cr13不锈钢磨损及冲蚀行为的影响J. 热处理,2009,24(3):55-57.奚运涛,刘道新,韩栋,韩增福. 离子渗氮AISI 420马氏体不锈钢耐蚀行为研究J. 材料热处理学报,2007,28(5):109-114.Xi Y T, Liu D X, Han D. Improvement of erosion and erosion-corrosion resistance of AISI420 stainless steel by low temperature plasma nitriding J. Applied Surface Science, 2007, 254(18):5953-5958.,.,26,26,质量调控的新技术与研发现状,2）离子注入刘峰斌,李景林,金杰,等. 氮离子注入9Cr18Mo不锈钢的表面结构与力学性能J. 稀有金属材料与工程, 2013,42(9):1838-1843.邰军凯,倪红卫,陈荣生,等. 氮离子注入的刀具不锈钢表面性能及微观结构J. 材料导报,2012,26(16):113-116.张磊. 等离子体基低能氮离子注入AISI 420马氏体不锈钢的工艺研究D. 大连理工大学,2012.雷明凯,王克胜,欧伊翔,张磊. 泵阀用2Cr13马氏体不锈钢等离子体基低能氮离子注入研究J. 金属学报,2011,47(12):1490-1494.,3）其它方法申航航. 4Cr13、8Cr17不锈钢表面等离子渗锆层组织及性能研究D. 太原理工大学,2016.成瑜. 不锈钢手术刀(剪)刃口强化技术研究D. 东华大学,2016.,.,27,27,质量调控的新技术与研发现状,避免“鸡蛋壳”效应！沉积温度不能损伤基体力学性能、耐腐蚀性能！高附着性！,主要的PVD技术：电弧离子镀、磁控溅射镀、组合技术 主要膜层体系：TiN、ZrN、CrN、TiAlN、CrAlN、TiCN、DLC、MoS2、,毛羽宏.剃须刀片刃口上镀类金刚石膜的实验研究D.东北大学,2008.杨德威. 剃须刀锋刃沉积金刚石薄膜的研究D. 河南工业大学,2013.,6、刀剪产品表面物理气相沉积技术(PVD),.,28,28,质量调控的新技术与研发现状,渗氮层组织的调控、避免化合物层！ 渗氮层与PVD涂层的结构匹配、物性匹配！ 一直是PN-PVD复合处理研究的焦点问题。,在PN-PVD复合处理的研究初期，在膜基结合强度上曾出现过两种不同的结果。有的表明等离子体渗氮提高了结合强度，有的则表明预渗氮使得膜与基体的结合变差1,2。,1 Randawa, P C Johnson. Adhesion of TiN Coatings on High Speed Steels J. Surface and Coatings Technology, 1987, 31:303-318. 2 J D Haen, C Quaeyhagens J. An interface study of various PVD TiN coatings on plasma-nitrided austenitic stainless steel AISI304 J. Surface and Coatings Technology, 1993, 60:468-473.,7、刀剪产品低压低温PN-PVD复合技术,.,29,29,质量调控的新技术与研发现状,.,30,30,质量调控的新技术与研发现状,纯扩散层主要用于不能增加脆性的模具钢、耐磨合金等工件，用于不锈钢可使其耐蚀性降低的程度最小。,白亮层是指渗氮工件表层的相(Fe2N)、相(Fe3N)和(Fe4N)相或其中的一相或两相所组成的化合物层，又称为化合物层。 相化合物韧性较好，强度较高，单相的化合物组织主要用于承受较大动载荷又要求耐磨的工件。 相和相化合物耐磨、耐蚀性好，但脆性大，主要用于耐磨耐蚀工件。,离子渗氮层的典型金相组织：只有扩散层；薄扩散层+白亮层。,.,31,31,质量调控的新技术与研发现状,黑色层是由连续铁氮化物 Fe4N 和 Fe2-3N 脱氮分解，转变为铁素体(-Fe) 。黑色层硬度较低，仅400500HV。黑色层的出现会降低复合涂层的承载和抗摩擦能力。,黑色层的生成条件： 沉积涂层温度超过 500； 氮化表面存在亚稳态氮化物 。,黑色层的抑制措施： PVD 温度降至 400-450以下，则和不分解； 在渗氮过程中避免形成化合物层，或在镀膜前，去除化合物层； 提高钢的Cr含量，Cr与N结合生成的 CrN 较 Fe4N 和 Fe2-3N 稳定； 采取适当措施在试样表面形成阻挡层，阻止氮的扩散。,报告提纲 不锈钢刀剪产品质量概况 质量调控的新技术与研发现状 纳米表面工程技术解决方案 前期研发工作,.,33,等离子体渗氮技术进展_周院士多功能硬质膜设备,Domino mini PVD系统,APA-ARC,HIPAC,Duplex Module,33,.,34,Domino mini PVD系统,APA-ARC,HIPAC,AEGD & PN,34,.,35,AEGD刻蚀与等离子渗氮(PN),AEGD-电弧增强辉光放电技术: 气体(如Ar、Ar-N2等)离化率极高，用于基体表面等离子清洗、刻蚀，保证了优异的涂层结合力；用于等离子渗氮处理时，提高了渗氮速率、降低渗氮温度，获得成分和结构可调控的渗氮层。,35,.,36,先进等离子辅助电弧技术（APA-ARC）,APA-ARC-先进等离子辅助电弧技术: 改进的磁场系统，其优点是电弧运动速度更快、蒸发的粒子尺寸更小、液滴更少、蒸发效率更高、靶材利用率更高，进一步提高了涂层的附着力和力学性能、涂层表面更光滑。,36,.,37,37,创新研发思路： （1）精炼优质钢材，升级锻造技术与设备； （2）热处理技术与装备升级，组织与性能可调控； （3）研发自纳米化-等离子渗氮或PN-PVD复合技术。 实现：产品质量国际一流，价格接近。,跟踪研发思路： （1）参考国外优质钢材，研制添加稀土的新钢号； （2）锻造技术与设备更新，成分和组织均匀性可控； （3）热处理技术与装备优化，组织与性能可调控。 实现：产品质量接近国际先进，价格差缩小。,纳米表面工程技术解决方案,报告提纲 不锈钢刀剪产品质量概况 质量调控的新技术与研发现状 纳米表面工程技术解决方案 前期研发工作,.,39,前期研发工作- 等离子体渗氮技术研发,39,图1 H13钢不同氮氢流量渗氮横截面光学照片（a）N2:H2=50:25；（b）N2:H2=38:38；（c）N2:H2=25:50,采用低压高密度等离子体的电弧辅助等离子渗氮技术，基于对渗氮气氛的调控，可控制备无白亮层的渗氮层，渗氮速率可达20m/h。,.,40,前期研发工作- 等离子体渗氮技术研发,40,图4 渗氮层中氮浓度分布曲线（EPMA）,图5 渗氮层的硬度分布曲线,.,41,前期研发工作- 等离子体渗氮技术研发,41,图7渗氮的脆性级别图（a）N2:H2=50:25；（b）N2:H2=38:38；（c）N2:H2=25:50 参考标准：GB/T 11354-2005 钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验,.,42,前期研发工作- 新涂层工艺研发,42,YG10X基体,AEGD,DCMS-WN涂层,HiPIMS-WN涂层,良好的涂层表面形貌,.,43,前期研发工作- 新涂层工艺研发,43,DCMS-WN涂层,HiPIMS-WN涂层,优异的膜基结合力,DCMS-WN涂层,HiPIMS-WN涂层,.,44,前期研发工作- 新涂层工艺研发,44,优异的摩擦学性能,摩擦系数：0.38,.,45,前期研发工作- PN-PVD复合处理研究,45,H13钢.AlTiN涂层厚度6.7m,.,46,前期研发工作- PN-PVD复合处理研究,46,图1 H13钢上不同的PN-PVD复合涂层表面形貌 (a) AlTiN; (b) PN/AlTiN-0.8; (c) PN/AlTiN-1.5; (d) PN/AlTiN-0,(a)Sample A,(d)Sample D,.,47,前期研发工作- PN-PVD复合处理研究,47,镀膜前 镀膜后,图2 H13钢上PVD沉积AlTiN涂层前后的表面粗糙度(Ra值)a-抛光基体；b-N2:H2=50:25渗氮； c-N2:H2=50:25渗氮；d-N2:H2=25:50渗氮A-AlTiN涂层； B-PN/AlTiN-0.8复合涂层；C-PN/AlTiN-1.5复合涂层；D- PN/AlTiN-0复合涂层,.,48,前期研发工作- PN-PVD复合处理研究,48,图3 H13钢PN-PVD复合处理后横截面的金相组织和SEM形貌A-AlTiN涂层；B-PN/AlTiN-0.8复合涂层；C-PN/AlTiN-1.5复合涂层；D- PN/AlTiN-0复合涂层,.,49,前期研发工作- PN-PVD复合处理研究,49,图4 H13钢PN-PVD复合处理后横截面主要元素的深度分布(Ti、Al、N)(a)AlTiN涂层；(b)PN/AlTiN-0.8复合涂层；(c)PN/AlTiN-1.5复合涂层；(d)PN/AlTiN-0复合涂层,Main Elements,Nitrogen Element,.,50,前期研发工作- PN-PVD复合处理研究,50,图6 H13钢上PN-PVD复合涂层广角XRD谱图(左)和掠入射XRD谱图(右),图5 H13钢上PN-PVD复合涂层表面的典型能谱分析结果,.,51,前期研发工作- PN-PVD复合处理研究,51,图7 H13钢上PN-PVD复合涂层洛氏C压痕形貌(a)AlTiN涂层； (b)PN/AlTiN-0.8复合涂层； (c)PN/AlTiN-1.5复合涂层； (d)PN/AlTiN-0复合涂层,.,52,前期研发工作- PN-PVD复合处理研究,52,图8 H13钢上PN-PVD复合涂层的划痕形貌及结合力评定(a)AlTiN涂层；(b)PN/AlTiN-0.8复合涂层；(c)PN/AlTiN-1.5复合涂层；(d)PN/AlTiN-0复合涂层,.,53,前期研发工作- PN-PVD复合处理研究,53,图9 H13钢上PN-PVD复合涂层表面显微硬度(左)和摩擦系数(右)测定结果(a)AlTiN涂层；(b)PN/AlTiN-0.8复合涂层；(c)PN/AlTiN-1.5复合涂