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铝合金压铸用新型热作模具钢的制备及性能研究

发布日期:2019-08-23 内容来源于:http://hezhixiang.com/

随着我国经济的快速发展,我国模具制造业也取得了突飞猛进的发展。压铸模具是利用高速压力,将熔融或半熔融的金属注入压铸模具型腔内成形金属半成品或成品的一种模具。在压铸模具工作的过程中,模具需要承受复杂多变的机械冲击和冷热交替的温差作用,同时在金属的充型过程中,模具内腔还会受到热冲击和磨损。由于反复的冷热循环热冲击,使得模具型腔表面组织发生了变化,随着使用时间的延长, 会使模具内腔出现坍塌、裂纹以及磨损等缺陷,当缺陷进一步发展时会使模具失效㈨Ol。目前,国内外应用较多的压铸模具钢有H13、QR045、QRO80M、BHl0A以及CrN等,我国常用来进行铝合金压铸用模具钢有4Cr5MoSiV(H11)、4Cr5MoSiVl(H13)、4Cr5M02MnSiVl(Y10)、3Cr3M03VNd(HM3)和3Cr2W8V等阳。这些钢在使用过程中以4Cr5M02MnSiVl(YIO)模具钢表现最优异,它是一种新型铝合金压铸用模具钢。总体而言,目前的铝合金压铸用模具钢在使用过程中失效的主要形式为热疲劳破坏、严重脆性开裂、磨损和坍塌等。
为了进一步提高铝合金压铸用模具钢的寿命,开发新型铝合金压铸用模具钢,昆山热作模具钢对于模具制造企业乃至用户效益的提高均具有重要意义。因而,本研究以铝合金压铸用模具钢为研究对象,通过添加不同合金元素,制备了新型铝合金压铸用模具钢,探讨了不同热 处理工艺对模具钢性能的影响,为压铸模具的选用提供了一定的试验基础。试验过程中,通过调整Cr、Mo以及V等合金元素的添加量,设计和制备新型压铸用模具钢组成,并进行熔炼制备。 试验过程中,采用中频感应电炉不氧化法熔炼试验模具钢,在熔炼过程中,当钢液温度达到1500℃左右时,进行脱氧处理,脱氧处理后再采用冲人法对钢液进行孕育变质处理,最后浇注成试样。浇注完的试样在750℃左右进行退火处理后,利用机械加工成标准试样。热处理温度分别为960、980、1000、1020、1040℃,采用机油进行淬火,淬火保温时间均为40min;淬火完成后,再对试样进行回火处理,回火 处理温度为500℃,回火介质为空气,回火保温时间为2h。耐铝合金热熔损试验采用高温浸泡法,先将铝合金加热到一定温度熔融,再将模具钢试样浸泡在铝 合金液中,试验温度为780℃,浸泡时间分别为1、2、 3、4、5 h。摩擦磨损试验采用HT.500销盘式摩擦试验 机在室温下进行,载荷为100N,滑动速度为0.8m/s,时问为15min,磨损率的计算公式为:K=V/(Nxd),式中,y为磨损体积(磨损失重Am/销试样密度p),N为 载荷,d为滑行距离。最后,将热处理后的样品按照国 家标准GB/T 397—2009,GB/T 228—2010,GB/T229—2007,GB/T1818—1994进行制样和试验,测定热处理后热作模具样品的力学性能,试验设备为SWD一100电 子万能试验机。JB一50冲击试验机以及HR50型洛氏硬度计,高温硬度利用AKA高温硬度计进行测试。最后,对最佳样品断面采用JSM.35型扫描电镜进行观察分析。


 

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