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摘要
目的探究硬质合金基体渗碳处理对涂层刀具高温元素扩散、高温力学性能和切削性能的影响。方法通过高温渗碳和PVD方法制备了渗碳涂层刀具，采用SEM观察渗碳前后的基体表面形貌，采用维氏硬度表征渗碳硬质合金基体截面硬度分布，采用EDS对基体截面进行成分分析，采用XRD对涂层进行物相分析，利用纳米压痕仪对涂层高温退火硬度、弹性模量进行了表征，选用SKD-11冷作模具钢进行了干式切削实验。结果经过渗碳处理后，硬质合金车刀基体形成了表面层贫Co、近表面层富Co的梯度结构，在距基体表面0～900μm的深度范围内，基体硬度呈现梯度变化。高温下，在均质硬质合金基体上沉积的涂层中检测到Co元素，而渗碳硬质合金基体的涂层中未检测到明显的Co元素。沉积态、800℃和1100℃高温下，渗碳涂层车刀硬度（分别为33GPa、32GPa和22.5GPa）均高于均质硬质合金涂层车刀（分别为31GPa、30GPa和18.5GPa）。均质硬质合金裸刀车削长度在～80m时达到磨钝标准，渗碳涂层车刀在～1100m时达到磨钝标准。结论渗碳处理显著抑制了硬质合金基体中的Co在高温下向涂层内部的扩散，增强了涂层高温稳定性，使得涂层在高温下仍维持较高的力学性能，同时显著改善了涂层刀具的干式车削寿命。
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