發(fā)布時間：2020-07-16所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：模具鋼是用來制作機(jī)械零件、塑料制品等模具的鋼鐵材料。近年成型模具鋼主要向耐蝕型、鏡面加工型、易切削型及非調(diào)質(zhì)預(yù)硬型等方向發(fā)展，熱處理工藝則是決定成型模具鋼加工性能和使用性能的關(guān)鍵工藝所在。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)外越來越多的技術(shù)工作
摘要：模具鋼是用來制作機(jī)械零件、塑料制品等模具的鋼鐵材料。近年成型模具鋼主要向耐蝕型、鏡面加工型、易切削型及非調(diào)質(zhì)預(yù)硬型等方向發(fā)展，熱處理工藝則是決定成型模具鋼加工性能和使用性能的關(guān)鍵工藝所在。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)外越來越多的技術(shù)工作者對熱處理過程進(jìn)行仿真數(shù)值模擬，為制定和優(yōu)化熱處理工藝提供理論支撐。本文基于熱處理工藝對鋼性能的影響展開論述。
關(guān)鍵詞：熱處理工藝;鋼性能;影響
引言
針對金屬的熱處理就是根據(jù)金屬或合金在固態(tài)狀態(tài)下的組織進(jìn)行轉(zhuǎn)變調(diào)整，將金屬材料加熱到一定溫度，并在保溫一段時間后以相對合適的方式冷卻金屬材料。在熱處理過程中，金屬材料內(nèi)部組織發(fā)生變化，材料性能得以優(yōu)化。就鋼組織材料而言，它的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生以下幾種變化：第一，鋼的機(jī)械性能顯著提高，延長了它的使用時間;第二，消除了鋼在熱加工過程中所可能存在的各種缺陷問題，同時可滿足晶粒細(xì)化、組織均勻性提升要求;第三，可輔助機(jī)械零件加工工作優(yōu)化展開;第四，確保工件表面的抗磨損與耐腐蝕性能提升，具有特殊物理化學(xué)性能。
1模具材料的使用性能選用標(biāo)準(zhǔn)
模具材料使用性能是模具完成指定功能的必要條件，包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。力學(xué)性能是根據(jù)模具是否能滿足工作條件和避免失效的標(biāo)準(zhǔn)來判斷的，主要體現(xiàn)在對模具材料強(qiáng)度、硬度、韌度、耐磨以及抗疲勞性能的要求。物理性能是金屬材料在重力、電磁場和熱力(溫度)等物理因素作用下，材料所表現(xiàn)的性能或固有屬性，主要體現(xiàn)在對模具材料導(dǎo)熱性和熱膨脹性的要求。化學(xué)性能是金屬材料在抵抗其周圍介質(zhì)侵蝕的能力，主要體現(xiàn)在對模具材料化學(xué)腐蝕和熱穩(wěn)定性的要求。
2最終熱處理在模具制造中的應(yīng)用
最終熱處理是保證模具工作零件性能的中心環(huán)節(jié),一般應(yīng)安排在精加工階段前后。(1)淬火，淬火是將模具鋼材加熱到一定溫度保溫一定時間后,根據(jù)模具鋼種和模具零件的熱處理技術(shù)要求進(jìn)行冷卻,以獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。模具鋼淬火的三要素是:加熱溫度、保溫時間和冷卻介質(zhì)。決定這些要素的關(guān)鍵是加熱設(shè)備、模具鋼種成分、淬透性等。(2)回火，回火是將淬火鋼加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下,保溫一到兩個小時后冷卻的工藝。回火往往是與淬火相伴,并且是熱處理的最后一道工序。經(jīng)過回火。模具鋼的組織趨于穩(wěn)定,脆性降低,韌性與塑性提高,消除或者減少淬火應(yīng)力,穩(wěn)定模具鋼的形狀與尺寸,防止淬火零件變形和開裂,且還可改善切削加工性能。(3)鍍鉻，鍍鉻，滲氮屬于化學(xué)熱處理，是為了提高塑料模表面的耐磨性和耐蝕性進(jìn)行的表面處理。該工藝將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入工件表層，以改變工件表層的化學(xué)成分和組織，達(dá)到所要求的性能。鍍鉻層硬度達(dá)1000HV，滲氮層硬度達(dá)1000HV-1200HV，因而都具有優(yōu)良的耐磨性，此外鍍鉻層在大氣中具有強(qiáng)烈的鈍化能力，在多種酸性介質(zhì)中均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具有良好的耐蝕性。
3試驗(yàn)研究
以新型成型模具材料HDD為研究對象，用水作為淬火冷卻介質(zhì)，淬火方式首先采用外淋內(nèi)噴方式，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，分析性能和組織，然后根據(jù)分析結(jié)果，提出改進(jìn)措施，淬火方式改為浸入內(nèi)噴方式并優(yōu)化淬火參數(shù)，再次分析性能和組織。化學(xué)成分試樣按照GB/T20066—2006加工，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T4336—2006火花源原子發(fā)射光譜分析常規(guī)法檢測。微觀組織顯示劑為4%的硝酸酒精，微觀組織觀測時用德國蔡司AxioImagerA2m金相顯微鏡。性能檢測取樣位置在鋼管壁厚的1/2處，依據(jù)GB/T228.1—2010對試樣進(jìn)行縱向拉伸性能檢測，拉伸試樣的標(biāo)距為50.0mm，試樣直徑為10.0mm，檢測設(shè)備型號是SHT560560t。沖擊吸收能量試樣一組3個，尺寸為55mm×10mm×10mm，沿著鋼管軸線方向制樣，依據(jù)GB/T229—2007對試樣進(jìn)行20℃沖擊吸收能量檢測，取值為平均值，檢測設(shè)備型號是NI300F。硬度試樣取自鋼管橫截面，依據(jù)GB/T230標(biāo)準(zhǔn)對試樣進(jìn)行洛氏硬度檢測，三個點(diǎn)取平均值，檢測設(shè)備型號是TH320。
4淬火溫度對HHD熱疲勞的影響
試驗(yàn)材料為HHD鋼，通過中頻熔煉、電渣重熔和鍛造處理，同時經(jīng)過高溫?cái)U(kuò)散退火和晶粒超細(xì)化處理(1230℃保溫14h，水冷+1080℃正火+等溫球化退火)。對HHD鋼的淬火和回火進(jìn)行了優(yōu)化，測試了試樣經(jīng)過不同次數(shù)的熱疲勞循環(huán)后主裂紋的長度和裂紋擴(kuò)展?fàn)顩r。將不同溫度淬火后的試樣在相同回火溫度下的同一爐內(nèi)進(jìn)行2次回火處理，回火工藝為：580℃(3h)+560℃(3h)，探索淬火溫度與熱處理試樣熱疲勞性能的關(guān)系，并對試樣進(jìn)行熱疲勞測試，循環(huán)次數(shù)為2000次，將HHD鋼分成1#~7#，并與ASS⁃AB8407鋼進(jìn)行對比，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。經(jīng)過2000次熱疲勞循環(huán)后，ASSAB8407鋼的裂紋又長又寬，裂縫比較深且表面龜裂處為直線狀龜裂;1#、2#試樣裂紋長且寬，表面龜裂也比較嚴(yán)重;而4#、5#、6#、7#試樣表面龜裂程度較輕;3#試樣主裂紋較小，表面龜裂程度相對不嚴(yán)重。表1所示為各試樣熱疲勞循環(huán)次數(shù)與主裂紋長度擴(kuò)展情況。由表1可知，各試樣主裂紋擴(kuò)展速率最大為1#試樣(1040℃淬火)，然后為7#試樣(1160℃淬火)，次之為2#試樣(1060℃淬火)，3#試樣(1080℃淬火)和6#試樣(1140℃淬火)最小。8#試樣(ASSAB8407鋼)在熱疲勞開始階段主裂紋擴(kuò)展速率最快，但隨著熱疲勞循環(huán)次數(shù)的增加，主裂紋擴(kuò)展速率有所下降，故至熱循環(huán)結(jié)束，相較于其他試樣，8#試樣主裂紋長度處于所有試樣主裂紋長度的中等值水平。
通過熱疲勞試驗(yàn)可知，在一定淬火溫度下，試樣用鋼的熱疲勞抗力隨淬火溫度的升高而增大，當(dāng)淬火溫度在1060~1100℃時，試樣的熱疲勞抗性達(dá)到峰值;隨著淬火溫度繼續(xù)升高(1100~1160℃)，試樣的熱疲勞抗性呈下降趨勢。
結(jié)束語
隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，很大程度上也帶動了模具工業(yè)的快速增長。雖然我國是模具生產(chǎn)與使用的大國，但模具制造水平與世界先進(jìn)水平相比還存在一定差距，難以滿足市場的巨大需求。因此，當(dāng)前一方面要繼續(xù)大力研發(fā)高性能的模具鋼種，另一方面還要對現(xiàn)有模具鋼產(chǎn)品的成分、工藝進(jìn)行優(yōu)化，挖掘潛力，提高其性能。——論文作者：李純豪 彭懷靈 黎重軍
相關(guān)期刊推薦：《金屬熱處理》雜志創(chuàng)刊于1958年，由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會主管，北京機(jī)電研究所有限公司、中國機(jī)械工程學(xué)會熱處理分會、中國熱處理行業(yè)協(xié)會聯(lián)合主辦。是一本全面報(bào)道材料熱處理學(xué)科進(jìn)展和先進(jìn)適用技術(shù)的綜合性技術(shù)刊物，也是展示我國熱處理行業(yè)工藝裝備技術(shù)水平和企業(yè)技術(shù)進(jìn)步的一個重要窗口，不僅在熱處理行業(yè)有廣泛的知名度，而且在機(jī)械、冶金、汽車、航空、航天、船舶等制造領(lǐng)域也擁有很大的影響力。
