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Ni对新型压铸模具钢连续冷却转变规律的影响

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材料热处理学报 2015年第10期36卷 134-140页

作者：何雪松左鹏鹏吴晓春上海大学材料科学与工程学院上海200072

采用热膨胀仪测定了含2.0%Ni和不含Ni的新型压铸模具钢SDYZ的连续冷却转变曲线（CCT曲线）,并结合金相法、扫描电镜（SEM）和维氏硬度分析了Ni元素对SDYZ钢连续转变规律、组织以及硬度的影响。结果表明,Ni元素可显著降低SDYZ钢的相变点... 详细信息

采用热膨胀仪测定了含2.0%Ni和不含Ni的新型压铸模具钢SDYZ的连续冷却转变曲线（CCT曲线）,并结合金相法、扫描电镜（SEM）和维氏硬度分析了Ni元素对SDYZ钢连续转变规律、组织以及硬度的影响。结果表明,Ni元素可显著降低SDYZ钢的相变点（Ac1、Ac3和Ms）,扩大奥氏体相区,使CCT曲线右移;同时,Ni元素可使SDYZ钢获得全马氏体的冷速由0.3℃/s降低到0.1℃/s,提高钢的淬透性;但由于Ni是强奥氏体稳定化元素,会增加淬火残留奥氏体,从而使含Ni的SDYZ钢硬度降低了20~30 HV。

关键词：压铸模具钢 Ni元素 CCT曲线淬透性

压铸模具钢大模块固溶冷却过程的多物理场耦合数值研究

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材料导报 2017年第A2期31卷 458-464页

作者：左鹏鹏黎军顽蒋波施渊吉吴晓春上海大学材料科学与工程学院上海200072

首先采用热膨胀仪测得SDDVA钢的CCT曲线,其淬火获得全马氏体的临界冷速为0.3℃/s,不出现珠光体的临界冷速为0.02℃/s。为了避免碳化物沿晶析出而影响材料的综合性能,从800℃冷却到500℃的冷速应不小于0.1℃/s。然后基于金属-热-力耦合... 详细信息

首先采用热膨胀仪测得SDDVA钢的CCT曲线,其淬火获得全马氏体的临界冷速为0.3℃/s,不出现珠光体的临界冷速为0.02℃/s。为了避免碳化物沿晶析出而影响材料的综合性能,从800℃冷却到500℃的冷速应不小于0.1℃/s。然后基于金属-热-力耦合理论建立SDDVA钢大模块固溶冷却过程有限元模型并进行数值模拟,研究其温度场、组织场和应力场的演变特征。结果表明,水冷和"水-空-水"交替冷却对组织的演变没有明显的影响,整个模块均可获得较多的马氏体,仅心部含有极少量贝氏体,可满足压铸模具钢对固溶冷却组织的要求。同时,两种冷却工艺均可避免沿晶碳化物的析出,但"水-空-水"交替冷却可有效降低大模块冷却过程中产生的心表温差和应力差,避免开裂风险。采用此工艺生产的SDDVA钢大模块(尺寸约470 mm×800 mm×4 000 mm)按照北美压铸协会标准(NADCA#207-2011)检测,其冲击功为354.8~366.0 J,球化组织可达AS2级,无明显带状偏析及液析碳化物,达到国外同类高端产品质量水平。

关键词：压铸模具钢大模块固溶冷却数值模拟

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镍元素对新型压铸模具钢热稳定性的影响

材料导报 2017年第16期31卷 72-75页

作者：曾艳吴晓春夏书文左鹏鹏上海大学材料科学与工程学院上海200072

对比研究了含镍1%(质量分数)和不含镍的新型压铸模具钢的热稳定性能及微观组织演变情况。两种材料采取相同的淬火工艺,再经多次回火达到相似的硬度,然后于600℃进行热稳定性实验,并采用SEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电子显微镜)对比分... 详细信息

对比研究了含镍1%(质量分数)和不含镍的新型压铸模具钢的热稳定性能及微观组织演变情况。两种材料采取相同的淬火工艺,再经多次回火达到相似的硬度,然后于600℃进行热稳定性实验,并采用SEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电子显微镜)对比分析了两种材料的淬火态及热稳过程中的微观组织的变化情况,探索了Ni元素的添加对材料热稳定性的影响。实验结果表明:Ni元素能够阻碍碳化物向基体中溶解,未溶的碳化物颗粒在晶界处能有效阻止原始奥氏体的长大,从而使材料允许的淬火加热温度提高。在相同的淬火条件下,Ni使得SDYZ1钢中的碳化物无法充分地固溶于基体,因而在回火过程中减弱了二次碳化物的析出强化效果,导致在热稳前期SDYZ1钢的硬度降低较快;Ni提高材料热稳定性能的优势可能需要在较高淬火温度下才能体现。

关键词：压铸模具钢热稳定性微观组织

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激光熔凝处理对压铸模具钢热疲劳性能的影响

华中科技大学学报（自然科学版） 2015年第12期43卷 56-59页

作者：李继强胡树兵史华亮贾志欣华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100

为了研究压铸模具钢的热疲劳性能,采用脉冲Nb:YAG激光在热处理后的Dievar钢表面进行了熔凝强化处理,并应用自约束实验考察了试样的热疲劳性能.结果表明:经激光熔凝强化后试样的热疲劳裂纹扩展速度明显比未处理试样慢,疲劳裂纹在靠近强... 详细信息

为了研究压铸模具钢的热疲劳性能,采用脉冲Nb:YAG激光在热处理后的Dievar钢表面进行了熔凝强化处理,并应用自约束实验考察了试样的热疲劳性能.结果表明:经激光熔凝强化后试样的热疲劳裂纹扩展速度明显比未处理试样慢,疲劳裂纹在靠近强化位置时有明显的停滞、转折和延迟扩展的现象;熔凝区的晶粒大为细化,合金元素基本均匀分布,未形成颗粒状碳化物;经激光熔凝处理后的汽车雨刷支架压铸模使用寿命由原来的2.5×104模次提高到3.8×104模次.

关键词：激光熔凝压铸模具钢微观组织热疲劳裂纹

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压铸模具钢的微弧氧化复合表面改性

压铸模具钢的微弧氧化复合表面改性

作者：赵国华重庆大学

学位级别：硕士

轻金属成型在材料加工领域所占比重日益增大，其中压铸成型方法最为广泛应用。H13热作模具钢在长期工作过程中容易产生热疲劳、热融合等各种失效，为避免模具失效以及提高产品质量，压铸模具内表面的表面处理及改性则显得尤为重要。本文... 详细信息

轻金属成型在材料加工领域所占比重日益增大，其中压铸成型方法最为广泛应用。H13热作模具钢在长期工作过程中容易产生热疲劳、热融合等各种失效，为避免模具失效以及提高产品质量，压铸模具内表面的表面处理及改性则显得尤为重要。本文对H13钢表面的热浸镀铝-微弧氧化复合表面处理工艺作了介绍和研究。棒状H13钢试样先被浸入到熔融纯铝液，铁-铝反应层随之在铝液与试样表面形成。中间合金层的主要成分是FeAl，反应层与试样最外表面的纯铝层的厚度主要随着浸镀时间(1.52min)和浸镀温度(71060℃)的变化而变化。在热浸镀铝后的试样外表面，形成了一层均匀分布的纯铝层，以此纯铝层为基体，进行微弧氧化表面处理，电流密度为10A/dm，最终在试样表面形成了多孔状的微弧氧化陶瓷层。本文通过以下分析测试手段对热浸镀铝-微弧氧化复合表面处理H13试样的微观组织和力学性能进行评估: ①通过SEM对热浸镀铝试样、微弧氧化试样的截面进行了观察;复合表面处理层的结构从外到内依次为陶瓷层、纯铝层、Fe-Al合金层和基体层;并且通过SEM观察发现陶瓷层表面呈多孔状。通过SEM/EDS对热浸镀铝试样、微弧氧化截面的元素成分变化进行测定，表面陶瓷层中的O、Si元素主要来源于所用碱性微弧氧化电解液 ②通过XRD对热浸镀铝试样的表面层和中间相合金层的相组成进行了判定，中间合金层的主要相为FeAl和少量FeAl相。并且对微弧氧化陶瓷层则由γ-AlO相和α-AlO相组成。 ③使用金相显微镜对热浸镀铝试样的涂层厚度进行了测量发现随着浸镀时间和浸镀温度的增加，中间合金层的厚度呈增大趋势，增加浸镀温度和时间更有利于铝液中的Al原子和钢基体中的Fe相互扩散并形成中间相化合物。 ④对热浸镀铝-微弧氧化复合层的截面进行了微观硬度的测定，表面陶瓷层的微观硬度高达1700HV，远高于H13钢基体的硬度600HV。 ⑤对热浸镀铝表面进行了普通阳极氧化试样和微弧氧化试样进行热疲劳性能测试，结果表明，微弧氧化陶瓷层的耐热疲劳性能要明显高于传统阳极氧化的此性能。

关键词：微弧氧化热浸镀铝表面改性压铸模具钢

4Cr5Mo2V压铸模具钢高温固溶及淬回火工艺研究

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4Cr5Mo2V压铸模具钢高温固溶及淬回火工艺研究

作者：吴远辉上海大学

学位级别：硕士

4Cr5Mo2V钢具有良好的淬透性、强韧性、热稳定性和热疲劳性能,被广泛应用于制造压铸模具。国内不同钢厂的4Cr5Mo2V钢预处理工艺中的球化退火工艺基本相同,均采用两段式退火,温度的把控也基本一致。然而,球化退火之前的高温固溶工艺却不... 详细信息

4Cr5Mo2V钢具有良好的淬透性、强韧性、热稳定性和热疲劳性能,被广泛应用于制造压铸模具。国内不同钢厂的4Cr5Mo2V钢预处理工艺中的球化退火工艺基本相同,均采用两段式退火,温度的把控也基本一致。然而,球化退火之前的高温固溶工艺却不尽相同,交货态退火组织差异较大,直接影响最终淬回火组织,导致模具服役性能波动,使用寿命不稳定。通过预处理,即固溶+球化退火处理,消除锻后缓冷过程中沿晶析出的网状碳化物,使碳化物均匀弥散的分布在铁素体基体中,获得优秀的球化退火组织。良好的球化退火组织不仅利于提高粗加工铣削效率,同时也决定了压铸模具钢的性能及使用寿命。但是目前4Cr5Mo2V钢还没有合理的高温固溶工艺,同时该钢种在工程应用中存在交货态粗铣困难的现象。因此本文通过研究预处理中不同固溶工艺对退火组织、冲击功、晶粒度和热疲劳性能的影响,探索出合理的固溶处理工艺。对4Cr5Mo2V钢淬回火工艺及其组织、强韧性、热稳定性能及退火态铣削性能进行了研究。主要得到以下研究结果:为获得合理的固溶工艺,研究了不同固溶温度及时间对球化退火组织的影响,对比发现,固溶温度对4Cr5Mo2V钢晶粒尺寸影响较为显著,1030℃固溶晶粒度为6级,固溶温度高于1030℃,晶粒度≤5级。1030℃和1060℃固溶保温1h后,依据北美压铸协会NADCA#207-2006标准,其球化退火组织评级优于AS6,碳化物大小均匀,分布弥散;其冲击功分别为407J和403J,比固溶处理前提升38%。通过热疲劳试验对比发现,1000℃固溶处理后材料的热疲劳性能最差,其它固溶温度热疲劳性能相差不大。因此,4Cr5Mo2V钢最佳固溶工艺为1030℃×1h。采用XRD分析了4Cr5Mo2V钢固溶、球化退火和回火三种不同状态的碳化物演变,结果表明,当固溶温度为1030℃和1060℃时,未溶碳化物类型为VC、VC和VC,且随固溶温度提高,碳化物几乎全部溶入到基体中。4Cr5Mo2V钢经不同温度固溶处理后再进行同样的球化退火处理,其碳化物主要为VC、VC、VC、MC和MC。对淬回火态4Cr5Mo2V钢碳化物分析表明,500℃回火开始析出VC碳化物,并在520℃回火出现二次硬化现象。通过热稳定试验对比发现,4Cr5Mo2V钢经1030℃淬火表现出最佳的热稳定性能。在满足压铸模具使用硬度,较高的冲击功和优良的热稳定性条件下,4Cr5Mo2V钢的淬火温度应选择1030℃,回火温度选择600℃,此时的硬度为45HRC,冲击功为347J。材料的铣削加工性能取决于多种因素,如材料退火态硬度、刀具选择、铣削加工参数和走刀方式等。本文对比了不同退火态硬度,加工参数和刀具选择,结果表明,退火态硬度对材料的粗加工铣削性能影响并不明显,参数和刀具的选择是主要影响因素。合理的铣削加工参数是1)=0.05mm/z,V=126m/min,S=5000r/min,a=4mm,a=1.2mm。在该参数下刀具最长寿命达到4h。

关键词：压铸模具钢高温固溶处理淬回火工艺热稳定性能热疲劳性能铣削加工性能

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激光淬火对压铸模具钢组织和性能的影响

激光淬火对压铸模具钢组织和性能的影响

作者：桑震上海工程技术大学

学位级别：硕士

近年来,随着汽车工业的飞速发展,模具行业也迎来了新时期。与此同时,也对模具的综合性能、寿命提出了更高的标准。模具寿命对企业的生产效率、产品质量和生产成本有着重要的影响。在压铸过程中,热作模具钢生产的压铸模具表面由于反复受... 详细信息

近年来,随着汽车工业的飞速发展,模具行业也迎来了新时期。与此同时,也对模具的综合性能、寿命提出了更高的标准。模具寿命对企业的生产效率、产品质量和生产成本有着重要的影响。在压铸过程中,热作模具钢生产的压铸模具表面由于反复受到熔融铝合金的冲刷,在工作一段时间后,会发生表面损坏的现象。这种现象会造成模具钢表面的缺陷,例如腐蚀和热裂纹,并会对模具表面粗糙度和加工零件的尺寸精度造成影响。为了避免这些缺陷,需要对模具钢进行表面处理,以此来提高模具钢的耐磨性和耐腐蚀性,常用的表面改性处理有感应淬火、电/化学沉积、物理/化学气相沉积、等离子渗氮和润滑油等。自从激光技术的问世以来,激光淬火、激光切割、激光淬火等技术的发展研究越来越受到人们的重视。激光技术已成为先进制造技术的发展趋势。相对于传统的加工技术,激光加工技术在加工质量、加工效率和经济性上都有了更多的优势。激光淬火是一种最重要的激光加工技术。当高能度的激光扫描在模具钢表面时,表面温度急剧上升并形成奥氏体,经过快速冷却后,显微组织转变为细小的马氏体。模具钢表面激光处理可以有效提高工件的强度和硬度,也可以提高耐磨性和耐腐蚀性能。激光处理后的表面的硬度高于普通淬火后的硬度,其显微组织得到了细化。通过Thermal-calc软件对EX1压铸模具钢的相图模拟计算,对今后的EX1模具钢的激光淬火工艺进行了指导,用高密度的激光对EX1压铸模具钢的表面进行了激光表面淬火处理。用扫描电子显微镜对激光淬火处理后试样及铝合金热熔损试样的组织进行观察分析,并进行机械性能测试。研究结果表明,经过激光淬火处理后,其组织为马氏体组织。激光淬火可以明显提升EX1模具钢的表面光滑度,提升了抗熔损性能及摩擦磨损性能,淬火后熔融区硬度高于热影响区及基体的硬度。通过以上研究来探究激光淬火对机械性能的微观结构的影响。

关键词：压铸模具钢激光淬火组织织构 Thermo-calc