含Al铸造模具钢组织和性能研究

发布时间：2017-07-08 10:05

  本文关键词：含Al铸造模具钢组织和性能研究

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【摘要】：随着模具钢行业的发展，高品质模具钢的需求量日益增长。传统冷作模具钢已经不能满足于模具钢行业发展工业生产的需求，因此铸造模具钢应运而生。采用精铸生产铸造模具，只需要简单的热处理和少量的机械加工就能生产出需要的模具，节约了时间和生产成本。但是其铸态组织存在枝晶粗大，成分偏析严重，晶界上分布着大尺寸的骨骼状碳化物，这严重的损害了模具钢的机械性能。运用合金化和热处理手段改善铸态组织不均匀性，是提高铸造模具钢性能性质有效的方法。 本论文以冷作模具钢5Cr5MoV为参考钢种，通过在5Cr5MoV中添加一系列Al元素研究Al元素对5Cr5MoV铸造模具钢组织和性能的影响。模具的工作条件要求模具钢具有良好的强度、硬度、韧性和耐磨性等，为获得这种良好的机械性能，实验采用了球化退火-淬火-回火处理工艺获得了回火马氏体和二次析出碳化物的良好组合，有效增强基体的强度、硬度和耐磨性。本研究采用1040℃、1080℃和1120℃三种淬火温度，并进行了从低温到高温的一系列回火处理，获得了稳定性良好的回火马氏体和孪晶马氏体的混合组织。实验采用的退火工艺获得了粒状合金渗碳体均匀分布在铁素体基体上的珠光体组织，三种淬火温度中1080℃和1120℃淬火获得了较高的硬度，但是抗拉强度和冲击韧性较1040℃低。实验采用1040℃淬火和500℃回火，发生了显著的二次硬化现象。在该热处理工艺下实验室对不同含Al量的模具钢进行了各项机械性能测试，发现含Al量为1.0wt.%的模具钢的综合性能最好。洛氏硬度实验发现含Al钢除1.3Al钢的硬度略高于冷作模具钢5Cr5MoV，对1040℃淬火和500℃回火试样进行拉伸实验表明，含Al量在1.0wt.%的模具钢性能比良好，抗拉强度和延伸率都获得了很大的提高，抗拉强度提高了100Mpa以上，延伸率提高了30%。无缺口冲击实验显示，经过1040℃淬火500℃回火的含Al模具钢的冲击韧性提高明显，含Al量在1.0wt.%的模具钢的冲击韧性ak达到了10J/cm2以上，较冷作模具钢5Cr5MoV提高了60%。耐磨性试验表明，Al添加提高了模具钢的耐磨性，随含Al量提高耐磨性增加，其中1.0Al钢的耐磨性ε最好提高了50%左右，当含Al量超过1.0wt.%时耐磨性开始下降。 本研究对模具钢中的各种夹杂物的产生原因和夹杂物造成危害的方式进行了详细的分析，并指出了生产过程中如何避免或者减少夹杂物的产生，，从而提高铸造模具钢的性能。
【关键词】：模具钢 组织 性能 碳化物 回火马氏体
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 模具钢概论10
• 1.2 冷作模具钢概论10-12
• 1.3 模具钢研究现状12-19
• 1.3.1 国内外冷作模具钢研究现状12-13
• 1.3.2 冷作模具钢研究13-19
• 1.3.2.1 冷作模具钢成分研究14-16
• 1.3.2.2 模具钢热处理16-17
• 1.3.2.3 二次硬化现象17-18
• 1.3.2.4 模具钢的耐磨性研究18-19
• 1.3.2.5 模具钢其它研究19
• 1.4 选题意义和来源19-21
• 1.4.1 模具钢研究意义20
• 1.4.2 铝在钢中的作用20-21
• 1.5 本文研究目标和内容21-24
• 1.5.1 研究目标21
• 1.5.2 研究内容21-24
• 第2章 实验设备和方法24-32
• 2.1 试验材料制备24-25
• 2.2 试验方法25-29
• 2.2.1 铸造模具钢热处理研究25-26
• 2.2.2 试验材料的组织研究26
• 2.2.3 性能测试26-29
• 2.2.3.1 硬度试验27
• 2.2.3.2 拉伸试验27-28
• 2.2.3.3 磨损试验28-29
• 2.2.3.4 冲击试验29
• 2.3 试验设备29-32
• 第3章 含 Al 铸造模具钢组织观察32-46
• 3.1 模具钢 5Cr5MoV 热处理组织研究32-38
• 3.1.1 冷作模具钢 5Cr5MoV 铸态组织研究32-33
• 3.1.2 冷作模具钢 5Cr5MoV 退火组织研究33-35
• 3.1.3 冷作模具钢 5Cr5MoV 淬火和回火组织研究35-38
• 3.2 含 Al 铸造模具钢热处理工艺研究38-44
• 3.2.1 含 Al 铸造模具钢铸态组织研究38-39
• 3.2.2 含 Al 铸造模具钢退火组织研究39-41
• 3.2.3 含 Al 铸造模具钢淬火和回火组织研究41-44
• 3.3 本章小结44-46
• 第4章 含 Al 铸造模具钢性能研究46-66
• 4.1 含 Al 铸造模具钢各阶段硬度变化规律46-51
• 4.1.1 铸态钢硬度变化规律46-47
• 4.1.2 淬火和回火组织硬度变化规律47-51
• 4.1.2.1 1040℃淬火模具钢回火硬度变化规律48-49
• 4.1.2.2 1080℃淬火模具钢回火硬度变化规律49-50
• 4.1.2.3 1120℃淬火模具钢回火硬度变化规律50-51
• 4.2 含 Al 铸造模具钢拉伸性能研究51-56
• 4.2.1 冷作模具钢 5Cr5MoV 热处理拉伸性能51-52
• 4.2.2 1040℃淬火含 Al 钢拉伸性能研究52-54
• 4.2.3 1080℃淬火含 Al 钢拉伸性能研究54-56
• 4.3 含 Al 铸造模具钢磨损性能和冲击性能研究56-63
• 4.3.1 含 Al 模具钢磨损试验56-59
• 4.3.2 含 Al 模具钢冲击试验59-63
• 4.3.2.1 1040℃淬火模具钢冲击试验59-61
• 4.3.2.2 1080℃淬火模具钢冲击试验61-63
• 4.4 本章小结63-66
• 第5章 结论66-68
• 参考文献68-74
• 致谢74

【参考文献】

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本文编号：534050