h13优化型型冷并作冲模钢材的牵头与机械性能

来源: 网络整理 2019-11-15

大型芯棒H13和H13-Nb存在尺寸效应,从芯部到边部,偏析逐渐减轻,液析碳化物数量逐渐减少,冲击功也逐渐增大。利用OM、SEM、EDS、EBSD、硬度测试及冲击韧性实验等分析手段,对比研究H13钢和H13-Nb钢芯棒偏析、液析碳化物、组织及力学性能。实验材料为H13和H13-Nb芯棒,直径200mm,H13和H13-Nb的化学成分(除Nb元素外)都符合NADCA#207-2003成分标准。但模具在高温、高压及强力摩擦的作用下,常因热磨损、热疲劳、粘着腐蚀等而过早失效。适当控制低的终锻温度且以大于链状碳化物形成的临界冷却速度冷却,可避免沿晶界呈链状析出。众多文献对等离子渗氮的组织、性能包括摩擦性能进行了研究,而等离子渗氮的高温摩擦相关文献甚少,但实际上渗氮材料高温使用的环境更加普遍,因此研究等离子渗氮压力对高温摩擦学规律的影响具有重要意义。铝型材挤压模具钢的工况条件十分苛刻,不仅要受频繁的机械冲击、高温铝液的热冲击,还会有高温腐蚀、磨损等各种环境考验。锻后在860℃温度下退火8h,以清除锻造过程中产生的应力,使碳化物细小和球化,得到Φ180mm×180mm的圆棒料。实验发现:Mg元素加入钢中可以阻碍渗碳体的析出,进而阻碍奥氏体向片状珠光体转变,条状碳化物长时间保温后分解球化导致常规完全退火后,无Mg钢的强度和硬度高于含Mg钢,而含Mg钢的韧性则高于无Mg钢。表1SDH3-Mod和H13的化学成分%CSiMnCrMoVSDH3-Mod3~51~31~30~00~24~6H1335023607298按照设计成分在中频感应炉中冶炼后进行电渣重熔。大尺寸的脆性夹杂物对钢的危害较大,由于H13钢大多采用铝脱氧,所以氧化铝和镁铝尖晶石作为脆性氧化物夹杂普遍存在于钢中。为提高模具的表面硬度和抗粘着磨损能力,对H13钢调质处理后进行渗氮处理效果并不理想。Thermo-Calc计算表明,核心镁铝尖晶石及氧化铝在凝固前即已生成,凝固过程中,当固相率达到823时,富Ti相依附于氧化物首先析出,随后富V相、富Nb相依次析出。将钢锭加热到1200~1240℃,保温8~10h,然后埋砂冷却。回火特性曲线和热稳定性实验在箱式电阻炉S2-5-12中进行,试样尺寸为20mm×20mm×10mm。H13钢采用推荐的热处理工艺:1030℃淬火,610℃回火二次,每次2h。连轧时将芯棒穿入1000℃以上的管坯中,起到支撑钢管变形的作用,受轧制力、高温、摩擦、腐蚀、冷热疲劳等作用。为此,采用硫氮碳基盐与钒、铌氧化物,适当添加稀土元素进行RE-N-C-S-V-Nb盐浴多元共渗,取得了较为理想的效果。研究结果表明,枝晶偏析、带状偏析、液析碳化物及存在于晶界或马氏体边界的二次碳化物,是导致芯棒冲击韧性降低的主要原因。优化后工艺为:570℃×5h预渗处理,1010℃×2h盐浴淬火,575℃×4h盐浴回火。

热稳后H13钢的组织发生了回复再结晶,碳化物粒子粗化,其中M23C6型碳化物最严重,而SDH3-Mod组织发生部分回复,同时由于锰含量的提高,碳在铁素体基体中的扩散速率和溶解度降低,使得M23C6型碳化物粗化趋势减弱,抗回火软化能力优于H13钢。研究人员采用等离子氮化技术对H13钢进行离子氮化,通过改变渗氮气压和温度得到不同成分和厚度的渗氮层,用光学显微镜和X射线衍射仪分析了渗层的组织及物相组成,借助球-盘磨损试验机对渗层在大气环境下与Al2O3球对磨时的摩擦学性能进行了研究。棒材中存在的析出相包含3层结构,中心为氧化物核心,主要为氧化铝或镁铝尖晶石,中间层为富Ti-V的碳氮化物相,最外层为富Nb碳氮化物相。对5种工艺处理的试样进行摩擦试验,试验参数为:载荷20N,速度200r/min,时间10min,旋转半径约8mm,对磨球为Φ5mm440c,摩擦方式为球-盘旋转,温度540℃。离子渗氮前先进行1080℃油淬+560℃×2h回火处理,处理后平均硬度为500HV3。

随着国内外工业技术的迅速发展和不断提高,模具的应用越来越广泛,如金属材料制品、塑料制品、陶瓷制品、橡胶制品、耐火材料制品等大多采用模具成型。为此,本工作在H13基础上添加06%Nb(记为H13-Nb),研究Nb对大尺寸H13芯棒退火态偏析、组织、液析碳化物影响,进而研究Nb对H13钢横向韧性的影响规律,对大尺寸含Nb的H13钢产品的实际生产和使用具有一定参考价值和指导意义。在高温下渗氮处理后的H13钢以磨粒磨损为主,未渗氮试样以黏着磨损和磨粒磨损为主。

上一篇: 储罐h13高热做出冲模热...

下一篇: 韶关优质金属注射成型询问...

猜你喜欢

GUESS YOU LIKE
产品推荐
发布求购者信息 x
*
*
*
*