提高10Ni3MnCuAl塑料模具钢心部冲击韧性的研究

发布时间：2020-06-11 13:48

【摘要】：随着塑料制品在各领域的应用不断增加,表面要求不断提高,因此塑料模具钢在具有优异综合力学性能的同时,对抛光性能提出了更高的要求。10Ni3MnCuAl钢是国内借鉴国外钢种特点仿制生产的时效硬化型预硬化塑料模具钢,由于其优秀的镜面抛光性具有广泛的应用市场。但国内自主生产的10Ni3MnCuAl钢与国外相比存在一定差距,存在心部力学性能差、晶粒粗大、组织分布不均匀等问题,对该钢种的关键制备工艺仍需进一步研究,针对现有问题,研究时效硬化型塑料模具钢10Ni3MnCuAl的质量提升工艺技术具有重要意义。本文在对时效硬化型预硬化塑料模具钢10Ni3MnCuAl现有工业生产技术研究的基础之上,通过开展预硬化工业试制,细化晶粒热处理,以及锻造工艺优化的研究,提出了有效地细化了晶粒尺寸的方法,进而改善了冲击性能。得到以下主要结论:1.采用固溶温度为880℃和920℃,冷却方式为水冷、油冷、炉冷,时效方式为40h、(20+20)h、60h的热处理工艺对10Ni3MnCuAl大型模块工业试制时,选用快冷工艺(如水冷、油冷)获得的冲击性能优于慢冷工艺,快冷工艺得到的组织主要为马氏体,板条贝氏体和少量粒状贝氏体,并且在贝氏体上分布着少量碳化物和残余奥氏体,冲击韧性大于15J;炉冷工艺组织主要为粒状贝氏体,在贝氏体上分布着马奥岛组织,冲击韧性小于10J。研究发现,模块心部晶粒尺寸明显大于边部,是恶化冲击韧性的关键因素。在心部晶粒尺寸过大时,不同“固溶-时效”工艺对力学性能的影响不明显,不能得到试制方案预期的最佳热处理工艺。2.采用正火热处理能够有效细化试验钢的晶粒,通过“正火+时效”“正火+固溶+时效”“正火+回火+固溶+时效”工艺的对比发现,以上工艺均可以细化晶粒,提升冲击性能,其中950℃正火1h后,530℃回火2h,能够将冲击韧性提高到25J,硬度达到41.3HRC,是较为理想的“晶粒细化+预硬化处理”工艺。3.从优化锻造工艺细化晶粒的角度,本研究通过锻造工艺的热模拟研究结果得到:当应变量为0.65时,热变形温度为1150℃,应变速率为0.1s~(-1)的锻造工艺获得的晶粒尺寸较小,晶粒组织均匀性较好。
【图文】：

图 1.1 非平衡组织奥氏体等温形成动力学曲线Fig. 1.1 Dynamic curve of isothermal formation of austenite in nonequilibrium tis

锻件尺寸
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.1;TQ320.52

【参考文献】

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本文编号：2707998