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        熱處理工藝對新型熱作模具鋼組織與性能的影響

        2019-12-02 08:53:24王斌西南石油大學(xué)材料院許瓊方西南石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
        數(shù)碼世界 2019年3期
        關(guān)鍵詞:熱作模具鋼熱處理

        王斌 西南石油大學(xué)材料院 許瓊方 西南石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

        引言

        隨著當(dāng)前鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展,產(chǎn)能過剩,模具行業(yè)也獲得了發(fā)展。但是,在目前我國的模具主要是以模具鋼制作為主,質(zhì)量上與其他國家相比有一定的差距,所以,為了更好的對新型模具材料進行優(yōu)化,我們要利用熱處理工藝對模具的性能進行研究。同時,在進行熱處理工藝應(yīng)用于模具的過程中,模具需要經(jīng)歷很大的多向應(yīng)力,同時,模具需要具備一定的強度硬度和熱疲勞抗性。因此,在本文中,我們通過試驗來,對我們的熱作模具鋼成分進行分析,同時根據(jù)結(jié)果進行討論“回火溫度對鋼強度、硬度、性能的影響”。

        1 開展試驗進行新型熱作模具性能影響研究

        我們在進行熱作模具鋼成分設(shè)計的過程中,要分成不同的小組,以元素添加來調(diào)整,把Cr、MO、Ni、W等元素添加進入。在進行實驗的過程中,我們配制合金,采用真空中的頻感應(yīng)爐進行試煉,行成鋼錠,再進行高溫菌化處理,鍛造成鋼胚,切割成不同的長度進行熱處理。首先在1030度進行淬火,保持時間30分鐘,利用介質(zhì)是二十號的機油,然后再進行下回火的過程中,溫度設(shè)定分別是500、550、600、650等,保持90分鐘,最后將我們熱處理后的樣品與我們的國家標準進行核對、試驗,分析它的性能,利用我們的電掃描電鏡、高科技顯微鏡、萬能試驗機、充實驗機、沖擊試驗機,洛氏硬度計等進行測試,進一步進行成分測量。

        2 進行結(jié)果分析與討論

        2.1 熱作模具鋼強度受到回火溫度的影響分析

        對于我們所研究的熱作模具鋼,它的性能有著高要求,特別是它的強度,在抵抗的過程中會產(chǎn)生熱應(yīng)力。那么,進行樣品測量的過程中,在1030度淬火后,鋼的強度是進行變化的。首先是位于500到600攝氏度時,它處于一個平臺期,隨著回火溫度的不斷升高,樣品的抗拉強度平衡,再繼續(xù)維持在一個水平,不同的熱作模具抵抗的能力是不同的,存在細微的差距。當(dāng)回火溫度超過650攝氏度后,熱作模具鋼樣品的抗拉強度和屈服強度開始緊急下降,我們對原因進行分析是回火溫度的不斷升高,使得樣品中的鐵素體結(jié)晶長大充分,同時,鋼中的碳化物不斷的進行產(chǎn)出,材料的強度下降,當(dāng)回火的溫度不斷的在上升,殘余的應(yīng)力也被消除,還會分析出一些碳化物,使得在回火的過程中會出現(xiàn)再次硬化,使模具的強度稍微有一點上升。

        2.2 回火溫度對熱作模具鋼硬度的影響分析

        熱作模具鋼中非常關(guān)鍵的一項指標就是硬度。在進行這種模具生成的過程中,熱作模具中所殘留的奧氏體的軟化筆所添加的合金元素所產(chǎn)生的硬化,效果還要明顯,所以,我們在進行恢復(fù)處理的過程中要進行消除。通過我們對回火溫度與熱作模具鋼硬度的曲線進行研究的過程中,發(fā)現(xiàn)在500~600之間,它回火過程中會產(chǎn)生一定的硬度變化,抵消了馬氏體分解中所造成的硬度降低,因而,熱作模具鋼的硬度保持在一個水平線上。當(dāng)溫度不斷的在升高,達到650度攝氏度以上,它其中的所存在的固體會不斷的分解,形成的碳化物進行聚集,導(dǎo)致硬度能夠急速下降。我們對不同的熱作模具、回火溫度的強度值進行分析,發(fā)現(xiàn)在550度時能保持較好的硬度性能。

        2.3 熱作模具鋼耐高溫性能的探討

        在熱作模具中一項關(guān)鍵的指標也包含著耐高溫的性能。它能夠?qū)嶙髂>咪撝械膹姸群陀捕戎颠M行平衡,同時能夠間接的反映熱作模具在使用過程中的耐高溫性能。所以,我們在實驗中對熱作模具鋼的強度和硬度值進行了進一步的試驗,根據(jù)我們的調(diào)查曲線可以顯示,當(dāng)我們試驗的溫度保持在200攝氏度以內(nèi),是它的強度變化比較小,而隨著溫度不斷升高,在600攝氏度以內(nèi)時,會隨著我們溫度的升高,強度也在漸漸的下降;超過了600攝氏度,會急速下降。在對硬度進行觀察的過程中,發(fā)現(xiàn)它超過了650度也會進行急劇的下降,所以,我們可以發(fā)現(xiàn)原始的強度和硬度所保持的數(shù)值越高,能在高溫的條件的話,它也會越高,當(dāng)超過了溫度的限制,它們的強度和硬度也會有所下降。同時,我們也可以對內(nèi)部晶體在恢復(fù)過程中的結(jié)晶現(xiàn)象,進行一定的阻止,更好的去提高制作模具中鋼的強度和硬度。

        2.4 熱處理工藝下試驗鋼的球化退火組織分析

        我們進行退火組織分析的過程中,主要是對不良因素進行消除,同時,對球化的組織進行均勻,減少鋼中出現(xiàn)的一些變形和開裂的缺點,能進一步使切削性與冷加工的效果進行改善。我們在試驗鋼的退火中利用的是球化退火,這樣可以有利于對滲透體轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙睿玫倪M行切削加工,為淬火處理提供好的組織,使它的界面硬度能夠在一個平衡的范圍內(nèi),保持它的優(yōu)良效果,符合我們的標準。我們利用我們的電子顯微鏡,進行退火顯微組織的觀察,發(fā)現(xiàn)片中的珠光體并沒有存在說明,球化效果很好。我們又通過掃描電鏡觀察,試驗鋼退火組織的形貌,可以發(fā)現(xiàn)他們的計劃是比較均勻的,其中還分布著一些探求中碳化物。

        2.5 試驗鋼的淬、回火沖擊性能分析

        新型熱作模具在使用的過程中需要保持好的橫向沖擊性能,這樣才能夠更好的加大對鋼材的利用,使得利用效果達到最大化,使沖擊性提高,同時,也能減少熱疲勞裂紋的發(fā)生,我們在對試驗鋼的橫向沖擊能力進行測驗的過程中,與其他的組織和碳化物的標準進行對比,根據(jù)相關(guān)的標準試驗,取截面中心進行淬、回火處理后的沖擊,對平均值進行測量。我們發(fā)現(xiàn)若處理后的硬度是保持在45-46HRC,同時試驗鋼的邊距和中心處的沖擊力度也存在一定的差異。

        2.6 對淬、回火組織及硬度曲線進行分析

        退火組織中進行淬火熱處理,可以使之更好的融合在奧氏體的組織中,淬火后所得到的組織和曲線。我們的試驗鋼淬火是保持在500~1020的溫度區(qū)間內(nèi),對它的沖擊值與標準值進行測量,同時使試驗鋼的截面中心處的形貌來進行觀察,更好的觀察它的組織。

        3 結(jié)束語

        我們?yōu)榱耸剐滦蜔嶙髂>吣軌颢@得更好的性能和穩(wěn)定的組織,對熱處理工藝進行應(yīng)用,使得提高新型熱作模具的沖擊和斷裂韌性。在通過試驗的過程中,我們發(fā)現(xiàn)試驗鋼在經(jīng)過球化退火后,它的球化效果保持在一個良好的狀態(tài),也符合我們的標準。同時,橫向沖擊韌性也超過了標準中的平均值。隨著溫度的升高,它的硬度和強度先上升后下降,最佳的溫度保持在1030攝氏度,隨著回火溫度的升高,并沒有出現(xiàn)二次硬化的現(xiàn)象。這說明我們當(dāng)前的實驗結(jié)果是非常好的,同時,應(yīng)用熱處理工藝對新型的熱作模具鋼組織與性能的影響,也是比較符合我們的標準的。

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