熱作模具鋼專業(yè)學(xué)習(xí)筆記

1、即hotstamping,presshardeningdiequenching和hotpressing15-20。按含碳童可以把硬鋼分為低碳銅（含C0.25%）,中碳鋼（含C0.25%0.6%）和高碳一般碳鋼中含碳量越高則硬度越高，強(qiáng)度也越高，但塑性降低合金鋼種類彳!王，疝花座金元素含量多少分為低合金鋼（含量0103%,超低碳鐵素體不銹鋼w（C+N）0103%,高純鐵素體不銹鋼w（C+N）0102%和超純鐵素體不銹鋼w（C+N）0101%。2、如含硼鋼板，在鋼的組織轉(zhuǎn)變時(shí)，延遲鐵素體和貝氏體的形核進(jìn)而增加了鋼的強(qiáng)度。3、瑞典律勒歐理工大學(xué)在2002年采用Gleeble1500熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)超高

2、強(qiáng)度熱沖壓鋼板22MnB5瑞典SSAB公司開發(fā)了熱軋硼鋼板DocolBoron02/Domex024B和DocolBoron04/Domex044B,其化學(xué)成分如表3所示，材料淬火前后的性能如表4所示。4、流動(dòng)應(yīng)力？5、通過測(cè)定裂紋的總面積及在試樣表面所占的百分?jǐn)?shù)（A%）、最寬主裂紋的寬度（Wmax）和熱疲勞裂紋的總長(zhǎng)度（L）,定義表面損傷因子Ds=AW/L;通過測(cè)定橫截面上裂紋的面積（P%）、最深裂紋的深度（dmax）及5條主裂紋的平均深度（d5A,稱為5強(qiáng)平均深度），定義裂紋深度損傷因子Dd=PMmax/d5A。以D=DsXDd表示總的熱疲勞損傷因子，D值越大表示熱疲勞損傷程度越大。6、回

3、火穩(wěn)定性：硬度。什么可以影響？7、從這兩處的能譜結(jié)果可知，這下白色的小圓圈就是V的碳化物。在基體組織中沒有找到V,說(shuō)明在這個(gè)鋼中，絕大多數(shù)V都已經(jīng)形成了碳化物，含V的碳化物均勻、彌散、細(xì)小地分部在馬氏體基體上。這是這種鋼與一般的H13鋼的最大不同。通過前期對(duì)進(jìn)口模具的研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)外的H13鋼的碳化物尺寸控制在450納米以下，平均碳化物尺寸大概在300納米左右，國(guó)內(nèi)的H13鋼目前還達(dá)不到這一水平。8、水韌處理：watertoughening定義：為了改善某些奧氏體鋼的組織以提高韌性，將鋼件加熱到高溫使過剩相溶解，然后水冷的熱處理工藝。水韌處理實(shí)際為一種固溶處理,常用于高錳鋼，由于高錳鋼的鑄態(tài)組織

4、為奧氏體，碳化物及少量的相變產(chǎn)物珠光體所組成。沿奧氏體晶界析出的碳化物降低鋼的韌性，為消除碳化物，將鋼加熱至奧氏體區(qū)溫度（1050-1100，視鋼中碳化物的細(xì)小或粗大而定）并保溫一段時(shí)間（每25mm壁厚保溫1h），使鑄態(tài)組織中的碳化物基本上都固溶到奧氏體中，然后在水中進(jìn)行淬火，從而得到單一的奧氏體組織。.一般的水地韌處理為ZGMn13類高鎰鋼，主要用于承受沖擊載荷工作的零件，其它如陸豐所言.奧氏體表面在受到?jīng)_擊作用時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的加工硬化，當(dāng)硬化層被磨崩掉后，又露出新鮮的奧氏體，重新硬化，如此反復(fù)因其有強(qiáng)烈的加工硬化，故不可采用機(jī)械加工方法成形，主要用鑄造方法所得，所以為鑄鋼近年來(lái)有降低含錳量的

5、做法，做出中錳鋼，同樣可以采用水韌處理主要用于，坦克推土機(jī)之履帶，鐵路扳叉等，還可用于強(qiáng)力拋丸機(jī)之內(nèi)壁以增其耐磨性（一般廠家為節(jié)省成本不用此鋼在拋發(fā)丸機(jī)上）中錳的可用于農(nóng)業(yè)機(jī)械之脫粒機(jī)等場(chǎng)合在模具鋼中，早期的（約1982年出版的書中就有此說(shuō)法）雙細(xì)化處理工藝第一步有時(shí)稱之為水韌（或油韌）具體為在模具鋼進(jìn)行鍛造后，在鋼之ACm點(diǎn)上，將鋼淬入熱水中（稱水韌），淬入油中（稱油韌），目的在于將碳化物大部分溶入奧氏體中，在淬火后重新高溫回火后得到細(xì)而均勻的精粒狀碳化物再進(jìn)行正常（或比正常奧體化溫度略低）加熱淬火，以期提升模具的韌性，耐磨性、含鈮熱作模具鋼中碳化物的演變對(duì)熱穩(wěn)定性的影響SDH8Nb鋼是在H

6、13鋼的基礎(chǔ)上采用了降Si增Mo降V的合金化思路進(jìn)行了合金成分調(diào)整，同時(shí)加入了適量的Nb元素，設(shè)計(jì)出的新鋼種。目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)專門的適合熱沖壓成形的模具材料。世界頂級(jí)模具鋼生產(chǎn)企業(yè)瑞典Uddeholm公司給出的建議是選用DIEVAR、HOTVAR或ORVAR,德國(guó)企業(yè)采用的是CR7V和1.2379,日本企業(yè)采用的是SKD61。國(guó)外通用的熱作模具鋼有3種類型，即低合金熱作模具鋼如55NiCrMoV6和56NiCrMoV7等，中合金熱作模具鋼如H13(4Cr5MoSiV1)和H11(4Cr5MoSiV)等，鴇系鑰系熱作模具鋼如H21(3Cr2W8V)、H10(3Cr3Mo3VSi)等。中合金高熱強(qiáng)性

7、熱作模具鋼該類鋼一般是白基礎(chǔ)上增加W、Mo、Co、Nb等元素，提高其高溫性能。如美國(guó)的H10A(3Cr3Mo3Co3V)鋼，瑞典的QRO80(3Cr3Mo2VMn)鋼，該類鋼與3Cr2W8V鋼比較具有良好的高溫強(qiáng)度和抗回火軟化能力，在生產(chǎn)中使用效果良好。沉淀硬化型熱作模具鋼代表性鋼號(hào)有：日本日立金屬公司的YHD3、YHD26、YHD28,日本大同特殊鋼公司的DH76(2Cr3Ni3V)等。美國(guó)的H10A(3Cr3Mo3Co3V)瑞典的QR080M(3Cr3Mo2VMn)表1-3幾種典型熱作模具鋼的化學(xué)成分（wt%）table1-3Chemicalcompositionofseveraltypi

8、calhotdiesteels（wt%）CSiMnCrMoVW3Cr2W8V0.300.4000.400.42.202.70-0.200.507.509.00H130.320.450.801.20.250.54.755.501.11.750.81.2-QRO800.400.300.752.62.01.2-QRO900.380.300.752.62.250.90-DIEVAR0.380.200.505.02.360.55-HOTVAR0.551.000.752.62.250.85-QDH（日）0.420.400.404.22.50.50-經(jīng)TEM分析可知，DM鋼經(jīng)過淬回火，組織中沒有富Cr的大塊

9、碳化物，存在較多的是以V元素為主(同時(shí)存在W和Mo元素)的球狀MC型碳化物，此類碳化物的大量析出有利于提高材料的抗回火軟化能力和高溫強(qiáng)度。為了滿足性能要求，熱作模具鋼一般采用中碳鋼(Wc=0.3-0.6%),既保證鋼的塑性、韌性和導(dǎo)熱性，又不降低鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。加入合金元素Cr、W、Mo、Si等能提高鋼的高溫硬度、高溫強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性，同時(shí)還有助于提高鋼的臨界點(diǎn)Ac1,從而避免模具在受熱和冷卻過程中產(chǎn)生相變組織應(yīng)力，有助于提高鋼的抗熱疲勞性能6。6崔忠圻.金屬學(xué)與熱處理M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992,329-371.目前廣泛生產(chǎn)和應(yīng)用的H13鋼也由于它的熱穩(wěn)定性能較差而限制了應(yīng)用范

10、圍。12、4cr3Mo2NiVNb(HD)鋼是為了適應(yīng)700c左右工作溫度而研制的新型高耐熱性鋼，HD鋼是在4Cr3Mo3V鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低鋼中Mo、V的含量，加入量為wNi=1%、wNb=0.15%,提高了鋼的室溫、高溫韌性及熱穩(wěn)定性，在700c仍可以保持40HRC的硬度。在硬度相同的條件下，HD鋼比3Cr2W8V鋼的斷裂韌度高50%,700c高溫時(shí)抗拉強(qiáng)度高70%,冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50%,用其制作的熱擠壓模具使用壽命也高于3Cr2W8V鋼。13、宋雯雯論文SDH8N在岡中的偽共晶碳化物主要為以NbV元素為主的MCS碳化物，和以Mo元素為主的M6c型碳化物。其中，V

11、元素的MC型碳化物主要為V8c7；Mo元素的偽共晶碳化物為Fe3Mo3C；Nb元素主要以單獨(dú)MC偽共晶碳化物的形式存在，部分固溶或機(jī)械混合于V8c7中共晶碳化物：由于C及W、Mo等合金元素的偏析，在奧氏體枝晶間和晶界的鋼液熔池中達(dá)到共晶成份時(shí)，在鋼液中發(fā)生共晶反應(yīng)，形成共晶碳化物呈網(wǎng)狀分布在晶界上。14、陳英偉：Si不溶于碳化物，除了提高鋼的淬透性外，Si還有助于提高在高溫回火過程中析出特殊碳化物的彌散度，但是D.Delagnes等人研究表明，Si元素含量較高，加速了滲碳體的溶解，促使熱作模具鋼在回火時(shí)大量的碳化物較早的析出，二次硬化峰向較低的溫度移動(dòng)35,15、NAK80模具鋼的預(yù)硬化處理方

12、法，其特征在于采用熱加工鍛造成型一淬火一回火”三步法工藝流程，生產(chǎn)硬度范圍HRC38HRC43的NAK80析出強(qiáng)化塑料模具鋼成品：第一，熱加工鍛造成型工序：采用鍛壓機(jī)對(duì)NAK80模具鋼熱加工鍛造變形，生產(chǎn)出尺寸符合規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的成品模具鋼鋼材；技術(shù)要點(diǎn)是：(1)熱加工鍛造時(shí)，鋼材終鍛溫度控制在860920c的區(qū)間范圍內(nèi)，860920c溫度范圍內(nèi)的熱加工鍛造變形量控制在1520%;(2)其他，按常規(guī)工藝要求進(jìn)行；第二，淬火工序：將尺寸符合規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的成品模具鋼鋼材直接放入常規(guī)淬火液中進(jìn)行固溶處理，在淬火液中冷卻至150250C;第三，回火工序：將150250c溫度的模具鋼鋼材置入回火爐內(nèi)，以80100

13、C/h的升溫速度將鋼材加熱至490560C,保溫26小時(shí)，保溫時(shí)間根據(jù)用戶要求的硬度HRC數(shù)值而定，然后，將鋼材移出回火爐空冷至室溫。16、在鐵素體基體或其間分布著許多M/A島？17、凡是偏聚于丫/“相界又能使碳在丫-Fe中的活度ac下降的元素將產(chǎn)生類拖曳作用，延緩丫-“轉(zhuǎn)變，使曲線出現(xiàn)彎折。18、逆轉(zhuǎn)變奧氏體：馬氏體相變往往具有可逆性，即把馬氏體（低溫相）以足夠快的速度加熱，可以不經(jīng)分解直接轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷叵啵赶啵?。母相向馬氏體相轉(zhuǎn)變開始、終了溫度稱為Ms、Mf；馬氏體向母相逆轉(zhuǎn)變開始、終了溫度稱為As、Af。具有馬氏體逆轉(zhuǎn)變，是Ms與As相差很小的合金，將其冷卻到Ms點(diǎn)以下，馬氏體晶核隨溫度下

14、降逐漸長(zhǎng)大，溫度回升時(shí)馬氏體片又反過來(lái)同步地隨溫度上升而縮小，這種馬氏體叫熱彈性馬氏體。在此以上某一溫度對(duì)合金施加外力也可引起馬氏體轉(zhuǎn)變，形成的馬氏體叫應(yīng)力誘發(fā)馬氏體。有些應(yīng)力誘發(fā)馬氏體也屬?gòu)椥择R氏體，應(yīng)力增加時(shí)馬氏體長(zhǎng)大，反之馬氏體縮小，應(yīng)力消除后馬氏體消失，這種馬氏體叫應(yīng)力彈性馬氏體。應(yīng)力彈性馬氏體形成時(shí)會(huì)使合金產(chǎn)生附加應(yīng)變，當(dāng)除去應(yīng)力時(shí)，這種附加應(yīng)變也隨之消失，這種現(xiàn)象稱為超彈性（偽彈性）。母相受力生成馬氏體并發(fā)生形變，或先淬火得到馬氏體，然后使馬氏體發(fā)生塑性變形，變形后的合金受熱（溫度高于As）時(shí)，馬氏體發(fā)生逆轉(zhuǎn)變，回復(fù)母相原始狀態(tài)；溫度升高至Af時(shí)，馬氏體消失，合金完全回復(fù)到原來(lái)的形

15、狀，實(shí)際上這個(gè)就是形狀記憶合金的原理，記憶合金目前已發(fā)展到幾十種，在航空、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域有著用途，而且發(fā)展趨勢(shì)強(qiáng)勁。在碳鋼中，淬火獲得馬氏體后，再次加熱到奧氏體化溫度應(yīng)該可以獲得奧氏體，這種奧氏體不能叫逆轉(zhuǎn)變奧氏體。一般材料很少提到逆變奧氏體，馬氏體不銹鋼或沉淀硬化不銹鋼時(shí)見的可能多點(diǎn)。逆變奧氏體的形成（形核和長(zhǎng)大）必須具備的條件：原生馬氏體板條直到加熱至稍高于Ac1點(diǎn)是穩(wěn)定的。在略低于Ac1（As）點(diǎn)回火時(shí)，馬氏體中過飽和的C部分以碳化物的形式在板條間界面彌散析出，使馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體。當(dāng)回火溫度升至稍高于As點(diǎn)時(shí)，逆變奧氏體相的核心就通過切變方式在此高Ni區(qū)直接生成，并沿

16、板條界面縱向長(zhǎng)大成極細(xì)的針條狀逆變奧氏體。在-196，逆變奧氏體也是穩(wěn)定的，可能因?yàn)槠涓患瘖W氏體化元素，很低的溫度下也不發(fā)生轉(zhuǎn)變。回火后樣品中逆變奧氏體含量受兩個(gè)因素控制：即高溫時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變量及其在回火冷卻過程中的穩(wěn)定性。As-Af之間回火時(shí)，室溫得到的逆變奧氏體量隨著回火溫度的升高出現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，中間存在最優(yōu)化回火溫度，能使室溫逆變奧氏體量達(dá)到最大。熱沖壓成形22MnB5鋼板的組織和性能摘要：采用掃描及透射電鏡觀察和力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究了22MnB5鋼板熱沖壓成形件的組織形貌和力學(xué)性能。結(jié)果表明，加熱溫度930c，保溫4.5min,初始成形溫度850c,沖壓速度75mm/s條件下，22MnB

17、5鋼板熱沖壓成形完成完全馬氏體轉(zhuǎn)變，得到均勻板條馬氏體組織，組織內(nèi)產(chǎn)生高密度位錯(cuò)，強(qiáng)度大幅提升，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1550MPa。形變有助于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶并獲得更為細(xì)小的馬氏體組織，促進(jìn)細(xì)晶強(qiáng)化。硼元素在晶界發(fā)生偏聚，延長(zhǎng)奧氏體轉(zhuǎn)變?cè)杏?，提高?2MnB5鋼的淬透性，同時(shí)引起點(diǎn)陣畸變，促進(jìn)相變強(qiáng)化。表12卻【時(shí)5銅的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）及相變溫度T#IlTCompi疝訕口of22MnB51比1m廊f(wàn)riuliokj%;andphusrtrnsiliunLempErtun,CMibCrTiSPFe腦縮用比0.211.350.00330.280.23-0.004A.0955爪9Mlt35小BOt如K舶ts

18、uperiorthermalfatigueresistancecomparedwithnickel-basesuperalloys.44.A.M.Beltran:inSuperalloysII,C.T.Sims,N.S.Stoloff,andW.C.Hagel,eds.,JohnWiley&Sons,NewYork,NY,1987,pp.135-63Theyusuallyconsistofamatrixofcobaltsolidsolutionsandavarietyofprecipitatedphasessuchascarbidesorintermetalliccompounds.若鍛打時(shí)停

19、鍛溫度較高，冷卻又較緩慢時(shí)，球化退火后組織中可能出現(xiàn)二次碳化物網(wǎng)絡(luò)，這些都是模具早期脆性開裂的主要原因，也是國(guó)產(chǎn)H13鋼普遍存在的質(zhì)量問題，因此要嚴(yán)格控制鍛造工藝。由于具有均勻膨脹性，并且在時(shí)效前易切削加工，使得馬氏體時(shí)效鋼可用于裝配線上的高磨損單元以及用作模具制造如鍛模，鋁合金擠壓模及工具材料。HTCS-13cM借鑒：由圖1可以估計(jì)，合金在130C時(shí),W在y相中的溶解度為20多左右，而在60C時(shí)，W在y相中的溶解度僅為S拓左右，因而Fe-WCo系具有強(qiáng)烈的時(shí)效硬化能力為了保證合金時(shí)效后具有高的硬度，要求設(shè)計(jì)合金的馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度在室溫以上，以保證淬火后沒有殘余奧氏體。對(duì)不含Ni的合金，這是

20、不成問題的。但加入減之后情況就可能不同了。Wiison川等在對(duì)含Ti奧氏體鋼的研究中，用電阻法確認(rèn)，在不同溫度范圍出現(xiàn)不同沉淀。低于730,通過調(diào)幅分解產(chǎn)生區(qū)域，低于80C時(shí)，區(qū)域的形成導(dǎo)致電阻上升，當(dāng)區(qū)域尺寸達(dá)10埃時(shí)，電阻達(dá)最大值，過程的進(jìn)一步發(fā)展則導(dǎo)致電阻下降。在840C以上，區(qū)域消失而出現(xiàn)尹中間相，其形貌與區(qū)域結(jié)構(gòu)相同。時(shí)效硬化鋼4、高強(qiáng)鋼板熱沖壓的復(fù)雜性要克服熱沖壓缺陷的產(chǎn)生：諸如局部過分軟化-縮頸、破裂，起皺，馬氏體轉(zhuǎn)化不均勻等，還要實(shí)現(xiàn)最佳的奧氏體-馬氏體化溫度、最佳模內(nèi)冷卻速率、最佳成形壓力、最佳保壓時(shí)間等優(yōu)化問題，這就需要從宏觀和微觀尺度進(jìn)行諸如成形性分析、服役性能等進(jìn)行深入研究和技術(shù)積累。廣泛采用22MnB5高強(qiáng)度硼鋼是目前從材料上實(shí)現(xiàn)熱沖壓的一種最優(yōu)選擇。該鋼種初始抗拉強(qiáng)度介于400MPa600MPa之間，無(wú)論是熱軋還是冷軋板材產(chǎn)品均可在奧氏體化后