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挤压锻温度对固态再生h11钢组织和性能的影响

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东北大学学报（自然科学版） 2020年第10期41卷 1394-1401页

作者：刘兴刚王亚琴马召俊张德良东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819 歌尔股份有限公司山东潍坊261000

以回收的h11钢车削屑获得的粉末为原料,利用粉末压坯和挤压锻工艺制备样品,并结合拉伸实验、硬度测试、XRD,SEM,TEM等分析手段,研究了1100~1220℃不同挤压锻温度对固态再生h11钢组织结构和力学性能的影响.结果表明:样品固结效果良好;挤... 详细信息

以回收的h11钢车削屑获得的粉末为原料,利用粉末压坯和挤压锻工艺制备样品,并结合拉伸实验、硬度测试、XRD,SEM,TEM等分析手段,研究了1100~1220℃不同挤压锻温度对固态再生h11钢组织结构和力学性能的影响.结果表明:样品固结效果良好;挤压锻温度为1220℃时,材料密度可达95.8%;挤压锻温度达到1140℃后,基体中析出Fe 7C 3相;随着挤压锻温度从1100℃升高至1220℃,沿挤压方向的硬度从2.5 GPa增加至4.4 GPa,抗拉强度从451 MPa增加至808 MPa,但延伸率从3.1%降低至0.7%.

关键词： h11钢挤压锻温度热作模具钢固态再生车削屑

Al对淬回火h11钢力学性能和碳化物的影响

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工程科学学报 2018年第2期40卷 208-216页

作者：张国文左鹏鹏何西娟盛振栋吴晓春上海大学材料科学与工程学院

研究了Al质量分数为0.77%及不含Al的h11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律,并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火＋510℃回火、1060℃淬火＋560℃回火和1060℃淬火＋600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取,同... 详细信息

研究了Al质量分数为0.77%及不含Al的h11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律,并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火＋510℃回火、1060℃淬火＋560℃回火和1060℃淬火＋600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取,同时借助扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了Al对h11钢中碳化物形态及类型的影响.结果表明：（1）Al能提高h11钢的冲击韧性和回火硬度,但会使淬火硬度有所降低.（2）Al可以促进h11钢淬火过程中碳化物的溶解和元素的均匀分布.（3）Al会阻碍h11钢回火过程中碳化物的析出和聚集,这种作用在560℃以下回火时更加显著.（4）Al可以使h11钢回火时的（Fe,Cr）2C、MoC、Cr7C3类碳化物更加稳定,抑制（Fe,Cr）3C、Mo2C和Cr（23）C6类碳化物的析出,这是因为Al可以阻碍h11钢中碳及合金元素在回火过程中的聚集.

关键词： h11钢热处理碳化物硬度冲击功

h11钢大型压铸模块真空气淬的数值模拟与试验

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金属热处理 2024年第2期49卷 227-235页

作者：陈浩涂宇杰蒋志鹏吴晓春上海大学材料科学与工程学院省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200072

采用数值模拟与试验相结合的方法研究了淬火压力对h11钢大模块(500 mm×500 mm×500 mm)真空气淬过程中的温度场、组织场和应力场的影响。结果表明,更大的淬火压力具有更好的冷却效果,但与此同时也会造成更大的淬火应力从而增加模块开... 详细信息

采用数值模拟与试验相结合的方法研究了淬火压力对h11钢大模块(500 mm×500 mm×500 mm)真空气淬过程中的温度场、组织场和应力场的影响。结果表明,更大的淬火压力具有更好的冷却效果,但与此同时也会造成更大的淬火应力从而增加模块开裂的风险。模块整体的冷速随着淬火压力的增加而加快,在高温相变区(600~800℃),8 bar淬火压力模块心部的最大冷速为0.20℃/s,比4 bar淬火压力高0.06℃/s。8 bar和4 bar淬火压力下模块的最大应力分别为655 MPa和437 MPa。通过试验验证得知,4 bar淬火压力下模块心部出现了沿晶碳化物,故h11钢大模块真空气淬的过程中在600~800℃其心部冷速至少要≥0.16℃/s。

关键词： h11钢大模块气体淬火数值模拟

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Al对h11钢淬火后硬度的影响

金属热处理 2019年第7期44卷 101-106页

作者：姚杰张国文王承伟左鹏鹏俞祥吴晓春宁波合力模具科技股份有限公司浙江宁波315700 上海大学材料科学与工程学院上海200444 省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444

将含有质量分数为0.77%Al和不含Al的h11钢在1010~1130℃加热保温0.5 h后油冷至室温,测试两者在不同温度奥氏体化后淬火的硬度。然后,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试手段分析了两者显微组织... 详细信息

将含有质量分数为0.77%Al和不含Al的h11钢在1010~1130℃加热保温0.5 h后油冷至室温,测试两者在不同温度奥氏体化后淬火的硬度。然后,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试手段分析了两者显微组织的差异。结果表明:前者淬火后硬度始终比后者低2.5~4.0 hRC。Al的添加降低了h11钢淬火后的残留奥氏体含量,同时增加了淬火后马氏体中含碳量,理论上可以提高h11钢淬火后硬度;然而,Al促进了奥氏体化过程中碳化物的溶解,使h11钢未溶碳化物减少,钉扎作用减弱,促进晶粒粗化,不但抵消了由于马氏体中含碳量增加而引起的硬度上升,还导致淬火后硬度进一步显著降低。因此,Al对奥氏体化过程中碳化物的影响才是h11钢淬火后硬度下降的主导因素。

关键词： h11钢 Al元素淬火硬度碳化物

h13和h11钢在A356铝合金热液中的静态浸蚀

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金属热处理 2016年第9期41卷 153-156页

作者：曹韩学姜浩唐浩兴贾从波重庆大学材料科学与工程学院重庆400045 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

研究了h13钢和h11钢在680℃热铝合金液中浸蚀1、3和5 h的腐蚀过程。结果表明:随浸蚀时间延长,两种钢均从局部腐蚀扩展为全面腐蚀,且钢材质量损失逐渐增大,但h13钢受浸蚀影响更大,当浸蚀5 h时,h13钢损失17.58 g,而h11钢仅损失2.68 g。两... 详细信息

研究了h13钢和h11钢在680℃热铝合金液中浸蚀1、3和5 h的腐蚀过程。结果表明:随浸蚀时间延长,两种钢均从局部腐蚀扩展为全面腐蚀,且钢材质量损失逐渐增大,但h13钢受浸蚀影响更大,当浸蚀5 h时,h13钢损失17.58 g,而h11钢仅损失2.68 g。两种材料的腐蚀均开始于α铁素体的位置,5 h后与铝合金界面均出现复合层过渡区,h13钢表面形成3重复合层形貌,且过渡区平均厚度为100μm,h11钢表面形成两重复合层形貌,且过渡区平均厚度为210μm。

关键词： h13钢 h11钢 A356铝合金液浸蚀

压铸模具用h11钢大型模块真空等温淬火过程的数值模拟

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金属热处理 2024年第7期49卷 1-8页

作者：涂宇杰李秉宸陈浩吴晓春上海大学材料科学与工程学院省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200072

基于金属-热-力耦合理论,以压铸模具用h11钢大型模块(500 mm×500 mm×500 mm)为研究对象,建立真空等温淬火过程中模块的多物理场耦合模型,并进行数值模拟研究了模块的温度场、组织场和应力场在不同等温淬火工艺下的变化规律。结果表明... 详细信息

基于金属-热-力耦合理论,以压铸模具用h11钢大型模块(500 mm×500 mm×500 mm)为研究对象,建立真空等温淬火过程中模块的多物理场耦合模型,并进行数值模拟研究了模块的温度场、组织场和应力场在不同等温淬火工艺下的变化规律。结果表明,与直接淬火相比,等温淬火工艺可以有效减少模块冷却过程中的心表温差与应力,避免变形和开裂的风险。等温淬火工艺可以在避开珠光体形成和碳化物沿晶析出的前提下提升大型模块心部的贝氏体体积分数,并且随着等温时间的增加,心部贝氏体体积分数也不断增加。利用工业真空炉对模块进行500℃等温1 h淬火处理验证,所得模块不同位置的温度变化曲线与模拟结果较为吻合,且真空等温淬火后模块心部生成的贝氏体类型为韧性较好的下贝氏体。

关键词： h11钢压铸模块等温淬火数值模拟

h11钢大模块真空气淬冷却过程的数值模拟与实验研究

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H11钢大模块真空气淬冷却过程的数值模拟与实验研究

作者：陈浩上海大学

学位级别：硕士

为了提高大型压铸模具真空气淬效果,探究模块芯部难以实际测量的温度、应力,分析组织的演变规律,解决大型压铸模具在真空气淬却过程中因芯表冷却差异较大所带来的芯部组织不满足要求及表面易于开裂的问题,并从理论角度预测出不同淬火压... 详细信息

为了提高大型压铸模具真空气淬效果,探究模块芯部难以实际测量的温度、应力,分析组织的演变规律,解决大型压铸模具在真空气淬却过程中因芯表冷却差异较大所带来的芯部组织不满足要求及表面易于开裂的问题,并从理论角度预测出不同淬火压力下符合芯部组织要求的最大模块厚度,提高经济价值指导实际工业生产。本文以尺寸为500 mm×500 mm×500 mm的h11钢大模块作为研究对象,基于4bar、6bar、8bar淬火压力的真空淬火工艺,使用有限元模拟软件Deform建立模块真空气淬冷却过程的数值模型并进行真空气淬试验验证,模拟与试验获得的主要研究结果如下:(1)通过h11钢热膨胀试验和模块在三种淬火压力下的冷却过程真空气淬试验,发现h11钢临界马氏体转变冷速为0.3℃/s,珠光体临界冷速为0.03℃/s,若想避免析出沿晶碳化物冷速需≥0.15℃/s,4 bar、6 bar、8 bar淬火压力下模块芯部冷速分别为0.14℃/s、0.16℃/s、0.2℃/s,三种淬火压力下模块芯部均未出现性能恶劣的珠光体和上贝氏体,芯部最终马氏体含量均高于84%,但4 bar淬火压力下模块芯部出现了沿晶析出碳化物,淬火压力越大,模块芯部的冲击性能就越好;芯部组织不出现沿晶析出碳化物的情况下拥有油淬冲击功(290 J)60%以上的性能,即使4 bar淬火压力模块芯部出现了沿晶碳化物其冲击功拥有油淬冲击功的49.1%。500 mm×500 mm×500 mm厚度的h11钢模具工业实际真空淬火时,建议淬火压力≥6 bar。(2)通过数值模拟制定500 mm厚度h11钢模块的分级淬火工艺,结果表明分级淬火第二阶段停止淬火温度为550℃,保温时间30 min模块的等效应力最小,芯部获得马氏体含量较多为88.9%;通过实验验证模拟的最佳分级淬火工艺,模块芯部未出现明显的沿晶析出碳化物、珠光体和上贝氏体,分级淬火工艺下模块芯部和表面的冲击功与常规8 bar气体淬火工艺的冲击功相差不大,其芯部冲击功大于180 J。(3)通过模拟200-800 mm厚度的h11钢模块在4 bar、6 bar和8 bar淬火压力下的冷却过程。8 bar淬火压力在高温相变区的冷速有远高于4 bar和6 bar淬火压力,在低温相变区三种淬火压力的芯部冷速相差不大;随着模块厚度的增加,模块在真空气淬冷却过程中表面应力基本全程大于芯部应力,模块的芯表温差也越来越大产生的热应力也随之增大;随着淬火应力的增加,模块芯部最终马氏体体积分数逐渐增加,高淬火压力8 bar与低淬火压力4 bar在厚度较小模块芯部最终马氏体差距较小,在厚度较大的模块芯部最终马氏体差距较大;随着模块厚度的增加,模块芯部获得马氏体的含量就越少贝氏体和奥氏体的含量就越多,800 mm厚度的h11钢模块在4 bar淬火压力下获得马氏体的含量为58.6%远低于200 mm厚度模块芯部的92.1%。(4)为避免沿晶碳化物析出模块芯部冷速需高于0.15℃/s,4 bar、6 bar和8 bar淬火压力下模块理论可生产最大厚度分别为481 mm、533 mm、575 mm,芯部马氏体体积分数分别均高于85%;将大型h11钢压铸模具芯部马氏体含量≥90%定义为“淬透”,h11钢模块在4 bar、6 bar和8 bar淬火压力下能淬透的最大尺寸为300 mm、400 mm和500 mm,而当模块厚度达到800 mm厚度时,三种淬火压力下的马氏体含量分别为58.6%、60.9%和66.7%,通过拟合换热系数,真空淬火800 mm的h11大模块想要达到水淬能力至少需要14 bar淬火压力。

关键词： h11钢大型压铸模块真空气淬数值模拟

粉末冶金技术固态再生h11钢的组织和性能研究

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粉末冶金技术固态再生H11钢的组织和性能研究

作者：马召俊东北大学

学位级别：硕士

固态再生技术可以在不将金属重新熔化的情况下,通过固态转化的形式将金属返回料制备成型材,和传统液态再生技术相比具有能耗低、回收效率高、可保留原材料优良组织结构的优点,目前在镁、铝等轻合金上的应用研究较多,对钢铁材料直接采用... 详细信息

固态再生技术可以在不将金属重新熔化的情况下,通过固态转化的形式将金属返回料制备成型材,和传统液态再生技术相比具有能耗低、回收效率高、可保留原材料优良组织结构的优点,目前在镁、铝等轻合金上的应用研究较多,对钢铁材料直接采用固态再生技术回收利用的研究较少,主要是因为钢铁材料变形抗力较大,冷压缩不能使其发生较大的塑性变形,热压缩工艺复杂,较难实现。本论文以h11钢车削屑为原料,利用磨粉机将车削屑磨成粉,然后利用课题组自制的多功能粉末固结系统,进行粉末压坯和挤压锻,实现h11钢的固态再生。利用密度仪、硬度计、拉伸试验机、金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、XRD等分析手段,对材料的组织和性能进行分析表征。具体内容和结果如下:(1)在相同的固态再生工艺下研究了粉末粒度和杂质含量的不同对固态再生h11钢组织和性能的影响。研究发现,随着粉末粒度的增加和氧化夹杂物含量的降低,固态再生h11钢的硬度、抗拉强度和延伸率均升高。(2)研究了 1100℃-1220℃区间不同挤压锻温度对固态再生h11钢组织结构和力学性能的影响。研究发现:随着挤压锻温度升高,固态再生h11钢的硬度和抗拉强度升高,但延伸率降低。(3)固态再生h11钢等温球化退火处理后,研究了材料组织和力学性能。研究发现:经过等温球化退火处理后,固态再生h11钢的组织变得的均匀,延伸率升高,但强度、硬度均降低。(4)对固态再生h11钢和初生h11钢的组织和力学性能进行了比较,发现固态再生h11钢的硬度(192 hV)已经达到原材料(188 hV)的水平,但是屈服强度、抗拉强度、延伸率(分别为 254 MPa、541 MPa、12.78%)都比原材料(298 MPa、662 MPa、23.06%)低。造成再生h11钢性能较差的主要原因是钢屑在磨粉的过程中混入的杂质SiO2导致基体的不连续,拉伸过程中杂质颗粒处容易成为裂纹源。

关键词：粉末冶金固态再生 h11钢挤压锻温度

模具钢4Cr2MoWVNi与h11钢耐磨性的对比研究

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热处理技术与装备 2007年第4期28卷 28-31页

作者：刘安翔上海伊顿发动机零部件有限公司上海201204

对4Cr2MoWVNi钢和h11钢进行对比磨损试验,研究了两钢种及渗氮条件对其耐磨性能的影响。结果表明,无论试样渗氮与否,4Cr2MoWVNi钢的热耐磨性能均优于h11钢。采用这两种模具材料用于连杆热锻模,4Cr2MoWVNi钢热锻模寿命均优于h11钢,模具正... 详细信息

对4Cr2MoWVNi钢和h11钢进行对比磨损试验,研究了两钢种及渗氮条件对其耐磨性能的影响。结果表明,无论试样渗氮与否,4Cr2MoWVNi钢的热耐磨性能均优于h11钢。采用这两种模具材料用于连杆热锻模,4Cr2MoWVNi钢热锻模寿命均优于h11钢,模具正常失效形式均为热磨损。

关键词： 4Cr2MoWVNi钢 h11钢模具钢离子渗氮耐磨性