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铝合金压铸用新型热作模具钢的制备及性能研究

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铝合金压铸用新型热作模具钢的制备及性能研究

发布日期:2016-07-27 作者: 点击:

 随着我国经济的快速发展,我国模具制造业也取 得了突飞猛进的发展。压铸模具是利用高速压力,将 熔融或半熔融的金属注入压铸模具型腔内成形金属半 成品或成品的一种模具。在压铸模具工作的过程中, 模具需要承受复杂多变的机械冲击和冷热交替的温差 作用,同时在金属的充型过程中,模具内腔还会受到 热冲击和磨损。由于反复的冷热循环热冲击,使得 模具型腔表面组织发生了变化,随着使用时间的延长, 会使模具内腔出现坍塌、裂纹以及磨损等缺陷,当缺 陷进一步发展时会使模具失效㈨Ol。目前,国内外应用 较多的压铸模具钢有H13、QR045、QRO 80M、 BHl0A以及CrN等,我国常用来进行铝合金压铸用模 具钢有4Cr5MoSiV(H11)、4Cr5MoSiVl(H13)、 4Cr5M02MnSiVl(Y10)、3Cr3M03VNd(HM3)和 3Cr2W8V等阳。这些钢在使用过程中以 4Cr5M02MnSiVl(YIO)模具钢表现最优异,它是一 种新型铝合金压铸用模具钢。总体而言,目前的铝合 金压铸用模具钢在使用过程中失效的主要形式为热疲 劳破坏、严重脆性开裂、磨损和坍塌等刚。

为了进一步提高铝合金压铸用模具钢的寿命,开发新型铝合金压铸用模具钢, 昆山热作模具钢对于模具制造企业乃至 用户效益的提高均具有重要意义。因而,本研究以铝 合金压铸用模具钢为研究对象,通过添加不同合金元 素,制备了新型铝合金压铸用模具钢,探讨了不同热 处理工艺对模具钢性能的影响,为压铸模具的选用提 供了一定的试验基础。

试验过程中,通过调整Cr、Mo以及V等合金元素 的添加量,设计和制备新型压铸用模具钢组成,并进 行熔炼制备。设计的压铸模具钢化学组成如表1所示。 试验过程中,采用中频感应电炉不氧化法熔炼试验模 具钢,在熔炼过程中,当钢液温度达到1 500℃左右 时,进行脱氧处理,脱氧处理后再采用冲人法对钢液 进行孕育变质处理,最后浇注成试样。浇注完的试样 在750℃左右进行退火处理后,利用机械加工成标准试样。热处理温度分别为960、980、1 000、1 020、 1 040℃,采用机油进行淬火,淬火保温时间均为 40 min;淬火完成后,再对试样进行回火处理,回火 处理温度为500℃,回火介质为空气,回火保温时间 为2 h。耐铝合金热熔损试验采用高温浸泡法,先将铝 合金加热到一定温度熔融,再将模具钢试样浸泡在铝 合金液中,试验温度为780℃,浸泡时间分别为1、2、 3、4、5 h。摩擦磨损试验采用HT.500销盘式摩擦试验 机在室温下进行,载荷为100 N,滑动速度为0.8 m/s, 时问为15 min,磨损率的计算公式为:K=V/(Nxd),式 中,y为磨损体积(磨损失重Am/销试样密度p),N为 载荷,d为滑行距离。最后,将热处理后的样品按照国 家标准GB/T 397—2009,GB/T 228—2010,GB/T 229— 2007,GB/T 1818—1994进行制样和试验,测定热处理 后热作模具样品的力学性能,试验设备为SWD一100电 子万能试验机。JB一50冲击试验机以及HR50型洛氏硬 度计,高温硬度利用AKA高温硬度计进行测试。最后, 对最佳样品断面采用JSM.35型扫描电镜进行观察分析。


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