GDL-4工具钢加工性能的初步研究

发布时间：2020-06-03 19:28

【摘要】： 由于材料的被加工性能对生产成本的影响较大,因此本文研究了GDL-4新材料的被加工性能。GDL-4新材料应用在空调的滑片中以取代价格昂贵的M2,因此其力学性能与被加工性能均需达或接近到M2的性能,所以GDL-4新材料的力学性能与被加工性能均与M2比较。本文介绍了低合金高速钢的发展情况及其特点,GDL-4新型低合金高速钢具有低成本,高强度的优点,但其切削性能不佳,使其在大规模生产中受到限制。通过与M2的对比,从以下几个方面研究了GDL-4的切削性能：第一、加工硬化对GDL-4切削性能的影响在切削加工硬化率高的材料时,由于其切削面的改变,使切削时所需能量增加。影响加工硬化率的原因有两个。(1)根据位错平均自由程原理,位错的平均自由程大,其加工硬化率更高。在退火状态下,由于GDL-4的铁素体量比M2的多,其平均自由程大,所以GDL-4加工硬化指数更高。(2)在GDL-4新材料中,固溶了大量非碳化物形成或弱碳化物形成元素,而M2中此类固溶元素较少。固溶在铁素体基体中的合金元素向位错处偏聚,与位错发生交互作用,使位错难以运动,增加了流变应力。因此GDL-4的加工硬化率较高。第二、切削温度对GDL-4切削性能的影响较高的切削温度可使刀具软化,加速了刀具的磨损速度,使生产成本增加。而刀具的软化又导致切削力周期性的变化,使机床产生震动,导致切屑的碎断。随着切屑长度的变小,切屑带走的热量减小,进一步的提高了刀具温度。影响切削温度的原因主要是材料的热物性,包含两个方面。(1)热容量对切削温度的影响。由于GDL-4中固溶了大量的Si、Al大半径原子,使热容量降低。因此在吸收相同的热量时,其温度升高更多。(2)导热系数对切削温度的影响。GDL4的导热系数较低,吸收热量后不容易散发,导致局部地区热量过多。而GDL-4材料的热容量小,导热系数小,因而其切削温度高。第三、碳化物对GDL-4切削性能的影响包括以下三个方面。(1)GDL-4碳化物质点的平均间距较大,材料整体的断裂韧性高,切削时不易断裂。(2)GDL-4碳化物的断裂韧性较差,当其作为裂纹源时,对切削性能有益。但断裂后的碳化物对刀具的磨损作用增大,产生不利影响。(3)GDL4与M2的碳化物硬度与其分布相差不多,对刀具的磨损作用相当,GDL-4碳化物硬度不是影响可切削性的原因。在改变其成分后,切削性能达到了要求。为了进一步提高新材料的性能,采用感应淬火,经低温回火,最后进行高温回火这一新的热处理工艺。此工艺利用感应加热时间短、热量高的特点,使合金元素充分溶解到基体中,保证了回火时所必须的合金元素。低温回火使随后析出的合金碳化物更加细小、弥散。通过这种新的热处理工艺,使GDL-4新材料的强度满足了实际要求。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG142.45

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