“高品质压铸模具钢关键技术开发与应(金属材料的强韧化ppt)
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本文导读目录：
“高品质压铸模具钢关键技术开发与应
1.在深入分析影响等向性关键因素的基础上，自主研发了中碳铬系热作模具钢等向性提升集成创新技术，提出了“高纯净冶炼-电渣重熔-高温扩散-多向锻造-超细化处理-球化退火-真空热处理”集成工艺方案。
2.发明了“双细化处理+控速等温球化”工艺，解决了低Si、低V类热作模具钢的退火组织不均匀的难题，球化组织合格率由38%提高到100%。
金属材料的强韧化ppt
（3）割阶有两种类型：一类可以随位错一起滑移，另一类则不能滑移。
化学强韧化的核心意义是阐述元素以化学相互作用方式强韧化的概念、内涵、化学强化所面对的结合键和材料腐蚀的问题。
从物理意义上讲，晶体中的空位（和间隙原子）在不断的运动状态中存在，位错对空位的吸收和释放，会造成位错自身的攀移，位错吸收一个空位，则位错线在一个原子长度上攀移一个原子间距，反之亦然。
如果晶体中的空位浓度偏离平衡浓度，则这些非平衡的空位由于具有额外的能量，将会对位错造成一种攀移方向的作用力。
由于非平衡空位的存在，对位错造成一种作用力，这是一种化学力，称为渗透力。
Fos[（KTb）/Va]ln（C/Co）。
C＞Co，即空位过饱和，Fos＞0，使正刃型位错向上攀移，负刃型位错向下攀移。
C＜Co，即空位欠饱和，Fos＜0，使正刃型位错向下攀移，负刃型位错向上攀移。
过饱和空位对正刃位错一个向上攀移的力，这在强烈变形或位错塞积严重的情况下会使应力得到适当的松弛，也因改变位错的分布而使应力得到适当的松弛，这就是空位的韧化（软化）作用，这个作用在适当的温度更明显。
空位对晶体的韧化作用也体现在空位能使扩散加速。
塑性变形的本质不仅有位错运动造成的滑移，同时伴随着原子的扩散迁移。
原子扩散迁移的最有效机制就是空位扩散机制。
常温下，位错滑移被局限在特定的几个滑移面上。
在较高温度下，点缺陷的运动可以改变位错的结构或使位错容易攀移。
当温度达到（0.50.7）Tm时，点缺陷的数量大幅度增加，原子扩散速度也很高，位错的攀移和交滑移变得非常显著。
在高温若停留时间足够长，析出相粗化以达到稳定状态。
弥散析出物的强化效果与其大小和间距密切相关。
高于一定临界温度柯氏气团会蒸发，即消除了位错的钉扎作用。
基体屈服后，由于变形机制的不同，夹杂物粒子或第二相粒子脱离基体，降低钢的强度。
造成原因：①随温度变化而性能的变化不同导致有不同的变形特性；。
②热膨胀系数不同产生热应力，与外力叠加产生脱离。
当温度高于0.5Tm时，晶界滑移变得比较明显。
通常有一个内聚温度（也叫等强温度），这个温度晶界强度和晶内强度一样大，高于这个温度，晶界相对较弱，晶界滑动可以产生大量的变形，而变形抗力却不很大。
模具市场主要集中在汽车、摩托车、家电、电子产品、通讯设备和仪器仪表等行业。
另外、通讯设备、PVC门窗和上下水管道及管接头、铝型材加工等都将成为模具的重要市场。
模具的质量包括模具的精度、表面光洁度和模具寿命3个方面。
模具的精度和光洁度主要由机加工决定，而模具的寿命取决于设计、加工、材料、热处理和使用操作等多个因素，其中材料和热处理是影响模具使用寿命最重要的内在因素。
不合理的结构设计往往是造成模具早期失效和热处理变形开裂的重要因素。
模具的结构设计应尽量避免尖锐的圆角和过大的截面变化。
尖锐圆角引起的应力集中可高达平均计算应力的10多倍。
当由于模具结构的要求，尖锐圆角不允许消除时，可将整体结构改成组合式或将圆角的加工放在最终热处理后进行。
如内四方头螺栓，原设计用冷镦模镦制，使用寿命500件，在冲头圆角过渡应力集中部位折断；后来改进设计，加大圆角过渡部位的半径，由R＝0.127mm增大到0.381～0.5mm，寿命提高到12000～27000件，仍在圆角过渡处断裂失效；第二次改进设计成组合式，寿命提高到100，000件，最终以磨损失效。
模具材料对模具寿命的影响反映在模具材料的选择是否正确、材质是否良好和使用是否合理3个方面。
1耐磨性坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。
所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。
另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。
模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。
为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。
模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。
模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。
其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂、接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。
模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。
当模具的工作温度较高时，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。
因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。
有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压交变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。
冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。
模具选材必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。
因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。
塑料模具钢选用时要兼顾其在塑料成形温度下的强度、耐磨性和耐蚀性，同时还应考虑其加工性能和镜面度。
热处理对模具寿命的影响主要反映在热处理技术要求不合理和热处理质量不良两个方面。
统计资料表明，由于选材和热处理不当，致使模具早期失效的约占70％。
锻造和机加工对模具寿命的影响，常常被人们忽略，不正确的锻造和机加工往往成为导致模具早期失效的关键。
Cr12MoV钢是国内最常用的冷作模具钢之一，属于高碳高铬莱氏体钢，含有大量的一次和二次碳化物，偏析很大。
因此，改善其碳化物分布状况成为提高模具寿命的重要环节。
共晶网状碳化物难以通过热处理消除，必须通过锻造使其细化并均匀化。
对钢坯从不同方向上进行多次镦粗和拉拔，按“二轻一重”法锻造。
利用锻后余热淬火，低温回火，可获得隐针马氏体加细小弥散分布的碳化物和少量残留奥氏体，可大幅度提高模具的使用寿命。
不正确的机加工可能在以下3个方面导致模具早期失效：。
①不当的切削，形成尖锐圆角或过小的圆角半径时常造成应力集中，使模具早期失效；。
②表面光洁度不够，存在不允许的刀痕，常常使模具因早期疲劳破坏而失效；。
③机加工没有完全均匀地去除轧制和锻造形成的脱碳层，致使模具热处理后形成软点和过大的残余应力导致模具早期失效。
2模具的服役条件、失效方式及对模具钢性能的要求。
冷镦模具表面要求高硬度（≥60HRC），硬材料的冷镦模具要整体淬硬，以防压塌；在保证不堆塌的前提下，为了使模具有足够的韧性，防止开裂，冷镦模具的心部硬度以40～50HRC为宜。
常用的冷镦模具钢有T10A、9SiCr、9Cr2、Cr12MoV等，凹模镶块可用Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2、WC（含13%～25％Co）、W18Cr4V钢制造，形状复杂、冲击大的凸模可采用耐冲击钢5CrW2Si、60Si2Mn和基体钢。
冷挤压冲头承受较大的动载荷，为防止模具早期疲劳失效，应避免过大的应力集中，并应注意冲头的稳定性，冲头的长径比（L∶D）不能过大，挤压钢件时，L∶D≤3∶1，挤压铜及其合金L∶D≤5∶1，挤压铝及其合金L∶D≤10∶1。
低中碳钢的冷挤压模具要求有高的硬度（59～66HRC），高的抗压屈服强度和适当的韧性。
常用的模具材料有Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2钢和基体钢等。
铝合金冷挤压模可采用T7A、T10A、Cr12、Cr12MoV、GCr15、9SiCr和CrWMn等钢制造。
金属模具的失效大部分是由断裂、磨损和变形而引起，其主要原因是热处理不当和模具加工不良。
模具热处理包括预先热处理和最终热处理，热处理的最终目的是使模具有良好的表面质量和强度、塑性和韧性的合理配合。
冷作模具钢含碳量较高，最常用的预先热处理是球化退火，以便获得细小、均匀的球形碳化物分布。
当常规球化退火工艺效果不理想时，可采用调质取代，也可利用锻后余热直接进行球化退火或循环球化退火工艺。
某厂从国外引进了1台先进的轧丝机，用来轧制梯形丝杠，轧丝模用Cr12MoV制造。
原模具加工流程为锻造→球化退火→粗车→精加工→淬火+回火→磨削→时效→精磨。
改进工艺是在粗车和精切加工之间增加了一道高温调质工序。
自行车中接头冷挤成型，冷挤冲头外形尺寸如图9所示。
冲头材料为Cr12钢，加工工艺流程如下：锻造→球化退火→机械加工→热处理→打光。
热处理采用980℃加热，280℃回火，硬度为60～62HRC。
寿命为7000～8000件，因脆断、崩刃、掉块而失效。
采用调质处理取代球化退火、使冲头寿命提高到10万件以上。
工模具钢的深冷处理可以在淬火和回火工序之间进行或在淬火回火后进行。
当深冷处理在淬火后立即进行时，一方面发生残留奥氏体向马氏体的转变，另一方面热力学不稳定的马氏体将析出大量微细碳化物，使钢的硬度升高，但韧性有所下降。
淬火回火后再进行深冷处理，由于残留奥氏体已经在回火过程中完成了转变，故钢的硬度只略有升高或保持不变，但由于大量的细小分散的碳化物由马氏体中析出，降低了马氏体的过饱和度和内应力，改善了钢的韧性。
深冷处理在提高模具钢的力学性能和延长模具寿命方面效果显著，属于简单易行的强韧性处理工艺。
例如：Cr12MoV钢经1030℃加热淬火，180℃回火，－196℃深冷处理，200℃回火，其Ak值比常规热处理提高21％，使某扇形冲压模具的寿命提高1.5～2倍。
Cr12MoV钢经1030℃加热淬火，100℃回火，－160℃深冷处理2h，500℃回火两次，与常规热处理相比，其冲击韧度变化不大，硬度提高1～2HRC，抗弯强度σbb提高约5％，耐磨性大幅度提高，可使M12螺母冷镦模寿命提高2倍，铝合金挤压模寿命提高1倍以上。
深冷处理既可以用于冷作模具，也可以用于热作模具。
3Cr2W8V钢制造的轴承套圈热冲模，经1050℃加热淬火＋620℃回火2h＋深冷处理＋180℃回火2h，其使用寿命较常规处理模具提高1倍以上。
深冷处理7CrMo2V2Si（LD）过程中，微细碳化物在马氏体的位错线和孪晶面等微观缺陷处析出，认为是从深冷温度（－196℃）到室温，相当于在低温范围内加热过程中析出的微细碳化物，并不是在深冷保温阶段析出的。
在研究深冷处理对高速钢红硬性及耐磨性的影响时，发现在－196℃低温下慢速长时深冷处理的效果优于在相同温度下快速短时深冷处理，表明微细碳化物析出等组织变化也与深冷时间有关，看来碳化物的析出机理尚需进一步研究。
9SiCr 解释牌号和用途。
硬度：退火,241～197HB,压痕直径3.9～4.3mm;187～229HB(制造螺纹工具用);淬火,≥62HRC。
热处理规范：试样淬火820～860℃,油冷。
Ac1770°C、Ar1730℃、Accm870°C。
需在中性气氛或保护气氛炉中加热,预热温度第一次70080O°C,保温时间1.01.5h,第二次850900°C,保温时间2min/mm,保温后以≤100℃的加热速度升温至11001150℃,保温时间1.01.5min/mn。
在加热过程中应勤翻动坯料,均匀受热,充分透烧。
开锻温度10501100°C,反复进行双十字变向镦拨锻造,锻后合金碳化物等级≤2级。
900℃高温余热油淬,接着进行700720°C高温回火,硬度达200220HBW,可代替锻后球化等温退火。
正火温度900920°C.保温时间:盐浴炉2530s/mm,空冷炉7090s/mm,空冷,硬度321415HBW。
790810°C×23h,炉冷,700720°C×34h,硬度≤229HBW,珠光体组织25级,网状碳化物等级≤2级。
790810℃×24h,炉泠,700720℃×34h,以.≤30°C/h的冷却速度,缓慢炉冷到500600℃,出炉空冷,硬度179241HBW。
软化温度(820±10)℃,保温3-4h,再以15℃/h的冷却速度冷至≤650℃,出炉空冷。
(820±10)°C×34h,(720±10)℃×6-8h,再缓冷至≤600℃,出炉空泠。
处理前硬度≤241HBW,处理后硬度≤217HBW。
淬火温度880890°c,油冷,回火温度680700°C,硬度197229HBW。
将钢补充加热到330°C以后,再以≤30℃/h的冷却速度降温到630℃,出炉油泠。
硬度9394HRB,不破断扭转角345°,以提高钢的韧性。
1)淬火温度830860°C,油冷,硬度6264HRC,回火温度150200°C,硬度6163HRC。
2)淬火温度随850870℃,油冷,硬度62-65HRC,回火温度140160,硬度6265HRC。
3)淬火温度850870°C,油冷,硬度62-65HRC,回火温度160180°C,硬度61-63HRC。
4)预热温度450500°C,淬火温度870880°C,油冷,回火温度180200°C,保温2h,硬度5962HRC。
淬火温度850860°C,等温温度240260°C,硝盐冷却介质(质量分数):NaN0250%+KN0250%,冷至室温,清洗后进行校直,迸行300320°C×1.52h回火(夹具夹紧回火)。
预热温度450500°C,奥氏体化温度870880℃,不保温,冷却介质温度180190°C.在硝盐浴中冷却数分钟,回火温度240260℃,回火时间2h。
那么以上的内容就是关于“高品质压铸模具钢关键技术开发与应的介绍了，金属材料的强韧化ppt是小编整理汇总而成，希望能给大家带来帮助。
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