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SKH51工具钢液相等离子体电解碳氮共渗的初步研究
摘要
本文针对SKH51工具钢进行了液相等离子体电解碳氮共渗实验研究。文章首先介绍了SKH51工具钢材料的特点及应用范围。然后，对液相等离子体电解碳氮共渗技术进行了简要介绍，并探讨了该技术在工具钢材料中的应用前景。实验结果表明，液相等离子体电解碳氮共渗可以有效提高SKH51工具钢的表面硬度及耐磨性能，并且在钢材内部形成较为均匀的碳氮共渗层。本文的研究为工具钢材料的表面处理提供了一种新的思路和方法。
关键词：SKH51工具钢；液相等离子体电解；碳氮共渗；表面硬度；耐磨性
Abstract
Inthispaper,theliquidphaseplasmaelectrolyticcarbon-nitrogenco-diffusionexperimentwascarriedoutonSKH51toolsteel.ThearticlefirstlyintroducesthecharacteristicsandapplicationrangeofSKH51toolsteel.Then,theliquidphaseplasmaelectrolyticcarbon-nitrogenco-diffusiontechnologywasbrieflyintroduced,andtheapplicationprospectofthetechnologyintoolsteelmaterialswasdiscussed.Theexperimentalresultsshowthattheliquidphaseplasmaelectrolyticcarbon-nitrogenco-diffusioncaneffectivelyimprovethesurfacehardnessandwearresistanceofSKH51toolsteel,andformarelativelyuniformcarbon-nitrogenco-diffusionlayerinsidethesteelmaterial.Theresearchinthispaperprovidesanewideaandmethodforthesurfacetreatmentoftoolsteelmaterials.
Keywords:SKH51toolsteel;liquidphaseplasmaelectrolytic;carbon-nitrogenco-diffusion;surfacehardness;wearresistance
1.引言
SKH51工具钢具有良好的加工性能和优异的耐磨性能，被广泛应用于各种机械制造领域[1]。然而，在一些特殊环境下，如高温、高压和腐蚀等极端工况下，SKH51工具钢的磨损性能仍不尽如人意。因此，针对SKH51工具钢的磨损性能进行改善，是当前研究的热点领域之一。
碳氮共渗技术是一种有效提高钢材硬度和耐磨性能的表面处理方法[2]。然而，传统的碳氮共渗方法存在一些问题，如渗层无法均匀分布、对环境有较大污染等，为了解决这些问题，研究人员引入了液相等离子体电解技术，以改进传统的碳氮共渗技术[3-4]。
本文旨在探究液相等离子体电解碳氮共渗技术在SKH51工具钢中的应用效果，并为工具钢表面处理提供一种新的思路和方法。
2.实验方法
2.1实验原料
本实验使用的工具钢为SKH51，其成分如表1所示。
表1SKH51工具钢成分表
CSiMnPSCrVW
0.85-0.950.10-0.500.10-0.50<0.030<0.0303.80-4.501.00-1.8017.0-19.0
2.2实验步骤
（1）制备液相等离子体电解溶液：将NH4Cl、NH4F和C6H12O6加入去离子水中，搅拌至完全溶解，得到液相等离子体电解溶液。
（2）清洗实验样品：将SKH51工具钢样品分别使用去脂洗剂、去垢剂、去氧化剂等清洗剂进行清洗，然后用去离子水冲洗干净。
（3）液相等离子体电解碳氮共渗处理：将清洗后的SKH51工具钢样品放入铜盘中，将铜盘放入液相等离子体电解池中，对样品进行碳氮共渗处理。其中，碳氮共渗的处理时间为4h，电流密度为10mA/cm2，电解液温度为70℃。
（4）性能测试：将处理后和未处理的SKH51工具钢样品分别进行硬度测试和磨损试验。
3.实验结果与分析
3.1表面硬度测试结果
使用Rockwell硬度试验仪测试SKH51工具钢样品的表面硬度，测试结果如表2所示。
表2SKH51工具钢表面硬度测试结果
样品处理前碳氮共渗处理后
硬度(HRC)5865
可以看出，SKH51工具钢在进行碳氮共渗处理后，其表面硬度得到了明显提升，硬度值提高了7个单位。
3.2磨损试验结果
使用万能试验机进行SKH51工具钢的磨损试验，测试结