精密成形工程

作者：吴家鑫, 王金凤, 郭亿, 李文娟, 魏佳安

单位：1.湖北汽车工业学院 汽车材料学院,湖北 十堰 442000; <br>2.哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨 150001

关键词：电弧增材制造（WAAM）,CMT熔覆,H13模具钢,梯度过渡,高强耐磨层

基金：湖北省自然科学基金联合基金（202AFD184）; 湖北优秀中青年科学技术创新团队（T2024015）; 湖北汽车工业学院揭榜挂帅项目（2024JBA04）; 大学生创新创业训练计划项目（DC2022051）

目的 采用CMT电弧增材制造技术,在高强度模具钢表面构建具有梯度过渡特征的高强耐磨复合熔覆层,旨在提升模具钢表面硬度与耐磨性能,从而延长模具的使用寿命。方法 基于CMT电弧增材制造技术,通过选择合适的焊接材料设计出具有硬度梯度过渡的复合熔覆层。以通用的H13模具钢为基材,采用FK1000焊丝作为中间过渡层、YD322焊丝作为高强耐磨层进行逐层熔覆,以达到硬度和韧性梯度过渡的目的。结果 对熔覆后的复合材料进行微观组织和力学性能研究,结果表明,熔覆试样宏观成形良好,无明显冶金缺陷。高强耐磨层主要由细小的板条马氏体以及残余奥氏体组成,过渡层主要为贝氏体及铁素体,二次受热区和热影响区均有回火组织出现。该复合熔覆层从基材到过渡层再到高强耐磨层硬度呈梯度式提升,硬度逐级升高。该复合材料硬度从基材的248HV提升至耐磨层的581HV,硬度提高了135%。冲击韧性较基材略有下降,从基材的12 J下降到复合试样的9.3 J,其断裂方式为解理断裂。耐磨层的磨损质量为1.3 mg,磨损系数为0.365,与基材相比,磨损质量减少了69.7%,平均磨损系数从0.43降低至0.365。

来源：2026年第4期

《精密成形工程》期刊编辑部

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