热作模具钢热疲劳机理及性能改善的研究现状
发布时间：2020-12-23 09:57
热作模具钢的热疲劳性能是影响模具使用寿命的主要因素。对热作模具钢热疲劳性能的研究现状和评定方法进行了阐述,分析了组织演变、裂纹萌生和扩展对热疲劳性能的影响。同时对影响热疲劳性能的因素和改善热疲劳性能的方法进行了探讨和总结,并针对热作模具钢热疲劳研究的趋势进行了展望。
【文章来源】：金属热处理. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
H13热作模具钢不同热疲劳循环次数后的碳化物形貌[25]
上海大学佟倩等[32]利用扫描电镜研究了SDH3热作模具钢经不同循环次数热疲劳试验后的裂纹萌生和扩展行为，并提出热疲劳裂纹是在三叉晶界交汇处萌生，然后沿着晶界慢慢扩展，如图2所示。由图2可知，三叉晶界交汇处的孔洞型缺陷，容易产生应力集中，从而激发了该区域颗粒的位错源，通过位错的运动造成了晶界交汇处的软化而优先出现热疲劳裂纹。有研究者认为，由于模具表面温度的骤冷骤热使得其表面温度变化较大，而心部温度变化较小，表心温差产生塑性变形从而出现裂纹[3,33]。也有研究者通过计算机模拟得出:热疲劳裂纹是在热应力的作用下而产生的，加热时会产生压应力，而冷却时产生拉应力，从而在热疲劳循环中出现拉应变与切应变的循环[31]。Y10热作模具钢加热和冷却时沿径向距离的热应力变化如图3所示。该分布图得出加热时表现为压应力产生压应变，冷却时拉应力产生拉应变，造成热应力分布不均。在热循环过程中会由于热应力作用在表面产生柱状裂纹并成轴向扩展。随着循环次数的增加，柱状裂纹慢慢粗化，并产生网状分支，最终形成了热疲劳裂纹[33]，因此热作模具钢表面热疲劳裂纹的扩展方向受热应力控制[20,33-34]。
有研究者认为，由于模具表面温度的骤冷骤热使得其表面温度变化较大，而心部温度变化较小，表心温差产生塑性变形从而出现裂纹[3,33]。也有研究者通过计算机模拟得出:热疲劳裂纹是在热应力的作用下而产生的，加热时会产生压应力，而冷却时产生拉应力，从而在热疲劳循环中出现拉应变与切应变的循环[31]。Y10热作模具钢加热和冷却时沿径向距离的热应力变化如图3所示。该分布图得出加热时表现为压应力产生压应变，冷却时拉应力产生拉应变，造成热应力分布不均。在热循环过程中会由于热应力作用在表面产生柱状裂纹并成轴向扩展。随着循环次数的增加，柱状裂纹慢慢粗化，并产生网状分支，最终形成了热疲劳裂纹[33]，因此热作模具钢表面热疲劳裂纹的扩展方向受热应力控制[20,33-34]。Klobcˇar等[35-36]对压铸模具钢热疲劳裂纹周围进行EDS分析，如图4所示，发现在裂纹处的氧元素含量明显高于其它位置，并由此推断裂纹表面因高温氧化而形成氧化层，由于氧化层热膨胀率低且脆性大，在裂纹尖端产生较大的应力，促进了裂纹的扩展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]热作模具钢热疲劳行为的研究现状[J]. 王要利,宋克兴,张彦敏. 材料热处理学报. 2018(04)
[2]氮含量对热作模具钢4Cr5Mo2V热疲劳性能的影响[J]. 张学友,左鹏鹏,何西娟,吴晓春. 金属热处理. 2017(01)
[3]H13钢激光熔覆Co基涂层组织及热疲劳性能[J]. 叶宏,雷临苹,喻文新,闫忠琳. 强激光与粒子束. 2017(02)
[4]硬度对H13热作模具钢热疲劳性能的影响[J]. 许书洋,左鹏鹏,吴晓春. 金属热处理. 2016(08)
[5]稀土元素Gd和Sc对H13模具钢热疲劳性能的影响[J]. 陈妍. 铸造技术. 2014(09)
[6]弹塑性疲劳裂纹扩展行为的数值模拟[J]. 樊俊铃,郭杏林. 机械工程学报. 2015(10)
[7]Mg对热作模具钢H13组织和力学性能的影响[J]. 王亮亮,李晶,李勇勇,宁博,谭兵,陈雪梅,张波. 特殊钢. 2013(05)
[8]激光熔覆Ni-Cr-B-Si耐热疲劳合金的组织与性能[J]. 张伟,石淑琴,陈云祥,郑炉玉. 金属热处理. 2012(05)
[9]H13钢低温等离子渗氮层的热疲劳性能[J]. 归静芝,闵永安,杨浩鹏,吴晓春. 金属热处理. 2012(04)
[10]新型热作模具钢的热疲劳性能[J]. 周小平,胡心彬,江锋. 金属热处理. 2011(01)
硕士论文
[1]疲劳裂纹闭合效应数值模拟方法研究[D]. 李学峰.西北工业大学 2005
本文编号：2933512
【文章来源】：金属热处理. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
H13热作模具钢不同热疲劳循环次数后的碳化物形貌[25]
上海大学佟倩等[32]利用扫描电镜研究了SDH3热作模具钢经不同循环次数热疲劳试验后的裂纹萌生和扩展行为，并提出热疲劳裂纹是在三叉晶界交汇处萌生，然后沿着晶界慢慢扩展，如图2所示。由图2可知，三叉晶界交汇处的孔洞型缺陷，容易产生应力集中，从而激发了该区域颗粒的位错源，通过位错的运动造成了晶界交汇处的软化而优先出现热疲劳裂纹。有研究者认为，由于模具表面温度的骤冷骤热使得其表面温度变化较大，而心部温度变化较小，表心温差产生塑性变形从而出现裂纹[3,33]。也有研究者通过计算机模拟得出:热疲劳裂纹是在热应力的作用下而产生的，加热时会产生压应力，而冷却时产生拉应力，从而在热疲劳循环中出现拉应变与切应变的循环[31]。Y10热作模具钢加热和冷却时沿径向距离的热应力变化如图3所示。该分布图得出加热时表现为压应力产生压应变，冷却时拉应力产生拉应变，造成热应力分布不均。在热循环过程中会由于热应力作用在表面产生柱状裂纹并成轴向扩展。随着循环次数的增加，柱状裂纹慢慢粗化，并产生网状分支，最终形成了热疲劳裂纹[33]，因此热作模具钢表面热疲劳裂纹的扩展方向受热应力控制[20,33-34]。
有研究者认为，由于模具表面温度的骤冷骤热使得其表面温度变化较大，而心部温度变化较小，表心温差产生塑性变形从而出现裂纹[3,33]。也有研究者通过计算机模拟得出:热疲劳裂纹是在热应力的作用下而产生的，加热时会产生压应力，而冷却时产生拉应力，从而在热疲劳循环中出现拉应变与切应变的循环[31]。Y10热作模具钢加热和冷却时沿径向距离的热应力变化如图3所示。该分布图得出加热时表现为压应力产生压应变，冷却时拉应力产生拉应变，造成热应力分布不均。在热循环过程中会由于热应力作用在表面产生柱状裂纹并成轴向扩展。随着循环次数的增加，柱状裂纹慢慢粗化，并产生网状分支，最终形成了热疲劳裂纹[33]，因此热作模具钢表面热疲劳裂纹的扩展方向受热应力控制[20,33-34]。Klobcˇar等[35-36]对压铸模具钢热疲劳裂纹周围进行EDS分析，如图4所示，发现在裂纹处的氧元素含量明显高于其它位置，并由此推断裂纹表面因高温氧化而形成氧化层，由于氧化层热膨胀率低且脆性大，在裂纹尖端产生较大的应力，促进了裂纹的扩展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]热作模具钢热疲劳行为的研究现状[J]. 王要利,宋克兴,张彦敏. 材料热处理学报. 2018(04)
[2]氮含量对热作模具钢4Cr5Mo2V热疲劳性能的影响[J]. 张学友,左鹏鹏,何西娟,吴晓春. 金属热处理. 2017(01)
[3]H13钢激光熔覆Co基涂层组织及热疲劳性能[J]. 叶宏,雷临苹,喻文新,闫忠琳. 强激光与粒子束. 2017(02)
[4]硬度对H13热作模具钢热疲劳性能的影响[J]. 许书洋,左鹏鹏,吴晓春. 金属热处理. 2016(08)
[5]稀土元素Gd和Sc对H13模具钢热疲劳性能的影响[J]. 陈妍. 铸造技术. 2014(09)
[6]弹塑性疲劳裂纹扩展行为的数值模拟[J]. 樊俊铃,郭杏林. 机械工程学报. 2015(10)
[7]Mg对热作模具钢H13组织和力学性能的影响[J]. 王亮亮,李晶,李勇勇,宁博,谭兵,陈雪梅,张波. 特殊钢. 2013(05)
[8]激光熔覆Ni-Cr-B-Si耐热疲劳合金的组织与性能[J]. 张伟,石淑琴,陈云祥,郑炉玉. 金属热处理. 2012(05)
[9]H13钢低温等离子渗氮层的热疲劳性能[J]. 归静芝,闵永安,杨浩鹏,吴晓春. 金属热处理. 2012(04)
[10]新型热作模具钢的热疲劳性能[J]. 周小平,胡心彬,江锋. 金属热处理. 2011(01)
硕士论文
[1]疲劳裂纹闭合效应数值模拟方法研究[D]. 李学峰.西北工业大学 2005
本文编号：2933512
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2933512.html
教材专著
