機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化論文探討脈沖電流對(duì)Cr12MoV冷漠具鋼球化退火組織和性能的影響

PAGE22PAGE1本科畢業(yè)論文論文題目:探討脈沖電流對(duì)Cr12MoV冷漠具鋼球化退火組織和性能的影響DiscussiononpulsecurrentimpactonthespheroidizingorganizationandperformanceoftheCr12MoVcoldmoldingtoolsteel學(xué)生姓名：所在院系：機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：目錄1緒論 22探討脈沖電流對(duì)Cr12MoV冷漠具鋼組織和性能分析 52.1研究Cr12MoV冷模具鋼球化退火的主要目的 52.2Cr12MoV冷模具鋼的化學(xué)成分（%）表1所示 52.3Cr12MoV冷模具鋼的常規(guī)球化退化工藝 53實(shí)驗(yàn)原理 64實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 74.1實(shí)驗(yàn)材料 74.2實(shí)驗(yàn)儀器 84.2.1與脈沖電場(chǎng)發(fā)生器連接的放置工件的裝置 94.2.2制作SXZ—25—12高溫箱式電阻爐的爐門 94.2.3預(yù)磨機(jī) 94.2.4金相試驗(yàn)拋光機(jī) 104.2.5金相顯微鏡 104.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程 105工藝過(guò)程 116金相顯微試樣的制備 126.1金相顯微試樣的制備 126.2金相試樣制備 137脈沖處理技術(shù) 137.1電脈沖原理 137.2脈沖電流對(duì)金屬組織變形的影響 147.3電脈沖對(duì)材料力學(xué)的影響 158實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 168.1加熱溫度對(duì)鋼組織性能的影響 168.2加熱溫度對(duì)力學(xué)性能的影響 188.3組織轉(zhuǎn)變過(guò)程圖 198.4電脈沖對(duì)組織形態(tài)的影響 20結(jié)論及存在問(wèn)題 20參考文獻(xiàn) 22謝辭 23探討脈沖電流對(duì)Cr12MoV冷漠具鋼球化退火組織和性能的影響摘要：本課題是采用脈沖加熱溫度對(duì)Cr12MoV冷模具鋼進(jìn)行改性處理，是國(guó)內(nèi)近年來(lái)嘗試的一種新型熱處理工藝，它在改善其切削加工性能的同時(shí)，又縮短保溫時(shí)間、細(xì)化晶粒。本課題的研究意義再于通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以證明利用加熱溫度對(duì)材料進(jìn)行改性處理可以提高對(duì)材料的利用率，還可以延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命和抗疲勞強(qiáng)度，更重要的是讓產(chǎn)品的失效率降到最低。該實(shí)驗(yàn)是在脈沖電流作用下,觀察Cr12MoV冷模具鋼球化退火組織的變化行為。研究結(jié)果表明,采用脈沖電流作用于Cr12MoV冷模具鋼退火,可明顯改善該鋼碳化物的形態(tài)和分布，在相同的等溫溫度下,可以縮短Cr12MoV冷模具鋼的球化退火時(shí)間。關(guān)鍵詞:Cr12MoV冷模具鋼脈沖電流球化退火DiscussiononpulsecurrentimpactonthespheroidizingorganizationandperformanceoftheCr12MoVcoldmoldingtoolsteelABSTACTThistopicadoptspulseheatingtemperaturetocarryonchangingorganizestructureoftheCr12MoVcoldmoldingtoolsteel,itisanewhotprocessingcraftinthedomesticinrecentyears,Itcanimprovecuttingprocessfunctionthecoldmoldingtoolsteel,andthenshortenheatpreservationtimeandgrainrefinement.TheresearchmeaningofthistopicisthatthroughexperimentscanprovethatusingheatingtemperaturechangedorganizestructureoftheCr12MoVcoldmoldingtoolsteelcanimprovetheutilizationofmaterialsandtoextendtheservicelifeofproductsandanti-fatigue,evenmoreimportantistominimizethefailurerateofproducts.BytheactionofPulseelectriccurrent,thestructureoftheCr12MoVcoldmoldingtoolsteelduringspheroidizingannealingwasstudiedinthispaper.Theresultsshowthatduringtheprocessofannealing,thecarbideπsshapeanddistributionintheCr12MoVcoldmoldingtoolsteelcouldbeimprovedobviouslybytheactionofPulseelectriccurrent,andtheannealingtimecouldbeshortedunderthesametemperature.KEYWORDS:TheCr12MoVcoldmoldingtoolsteel,Pulseelectriccurrent,Spheroidizingannealing1緒論隨著我國(guó)加入WTO，我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。我國(guó)模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來(lái)，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件具為代表，我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注。正由于模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，模具水平得以提高，模具國(guó)產(chǎn)化取得了可喜的成就。歷年來(lái)進(jìn)口模具不斷增長(zhǎng)的勢(shì)頭有所控制，模具出口穩(wěn)步增長(zhǎng)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。九十年代，我國(guó)模具工業(yè)進(jìn)人了快速發(fā)展時(shí)期，極大地促進(jìn)了模具鋼生產(chǎn)、應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步。通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，已經(jīng)能夠生產(chǎn)高質(zhì)量的模具鋼，有些鋼種的冶金質(zhì)量已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并有少量出口，在國(guó)際上享有一定的聲譽(yù)。但是，我國(guó)模具鋼生產(chǎn)、應(yīng)用的總體水平仍然較低，存在許多長(zhǎng)期沒(méi)有解決的問(wèn)題。國(guó)產(chǎn)模具鋼絕大多數(shù)是電爐鋼，鋼的成分偏析大，純凈度低，碳化物級(jí)別偏高，疏松級(jí)別超標(biāo)，模塊的縱橫向性能相差懸殊。模具鋼材料利用率低，原因是鋼材中圓棒料占85%以上，鋸料、改鍛中消耗量大；模塊、扁鋼、板材等品種很少，精品、制品更少。模具鋼改鍛效果差，絕大多數(shù)改鍛僅以模坯達(dá)到形狀、尺寸為目的，忽視組織改善，以致模坯中仍保留超級(jí)別的碳化物和不利的流線分布。模具選材和熱處理不當(dāng)也是模具鋼應(yīng)用中一個(gè)突出問(wèn)題。模具設(shè)計(jì)、制造者不熟悉材料和熱處理，熱處理技術(shù)人員不熟悉模具工況條件，常常造成選材或熱處理工藝不與模具相匹配。此外，熱處理工藝執(zhí)行不嚴(yán)，熱處理設(shè)備和工藝落后，操作不當(dāng)造成模具變形、開裂，是普遍存在的。調(diào)查表明，模具因選材和熱處理不當(dāng)造成早期失效者占70%左右。表面處理在模具上的應(yīng)用，除滲碳、滲氮外，其它擴(kuò)滲處理（滲非金屬，滲金屬）應(yīng)用很少，鍍膜和噴涂處理應(yīng)用更少。一些應(yīng)用又常因種類和工藝選擇不當(dāng)，達(dá)不到預(yù)期效果，甚至不但無(wú)益，反而有害，成為模具鋼應(yīng)用技術(shù)中一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。模具的用途很廣，各種模具的工作條件差別很大，所以，制造模具用材料范圍很廣，在模具材料中應(yīng)用最廣的當(dāng)屬模具鋼。從—般的碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、彈簧鋼、高速工具鋼、不銹耐熱鋼直到適應(yīng)特殊模具需要的馬氏體時(shí)效鋼以及粉末高速鋼、粉末高合金模具鋼等。模具鋼按用途一般可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料成型用模具鋼三大類。其中冷作模具鋼主要用于制造對(duì)冷狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓制成型的模具。如：冷沖裁模具、冷沖壓模具、冷拉深模具、壓印模具、冷擠壓模具、螺紋壓制模具和粉末壓制模具等。冷作模具鋼的范圍很廣，從各種碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼到粉末高速工具鋼和粉末高合金模具鋼。模具工業(yè)迅速發(fā)展。模具工業(yè)的高要求，對(duì)模具材料的性能和使用壽命等提出了更高的要求。模具材料方面，由于對(duì)模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。因此世界各國(guó)的模具鋼生產(chǎn)企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu)，不斷開發(fā)模具鋼新材料和采用新的生產(chǎn)技術(shù)，以適應(yīng)模具工業(yè)的發(fā)展。隨著熱處理技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)模具鋼材料的性能有了越來(lái)越多，越來(lái)越高的要求，而提高材料性能，開發(fā)新的材料常常離不開新的工藝、新方法。模具在的加工工藝路線中，退火熱處理具有承上啟下的作用，它能細(xì)化晶粒、均勻組織，降低鋼的硬度，提高塑性，又能為最終熱處理做好組織上的準(zhǔn)備。然而由于傳統(tǒng)常使用的諸如普通球化退火、等溫球化退火等方法，存在著生產(chǎn)周期長(zhǎng)、加熱溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，很難達(dá)到工模具鋼理想的使用性能要求，往往給經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)帶來(lái)一定的影響。經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)，電脈沖處理技術(shù)正是這樣一種新興的工藝，目前采用脈沖電場(chǎng)對(duì)材料進(jìn)行改性處理，已是國(guó)內(nèi)外近年來(lái)嘗試的一種新型熱處理工藝。如何通過(guò)電脈沖球化退火獲得理想的球化體組織，在降低硬度，改善切削加工性能的同時(shí)，又能降低球化退火的加熱溫度、縮短保溫時(shí)間，成為亟待解決的問(wèn)題。以此作為出發(fā)點(diǎn)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的為：嘗試采用正交實(shí)驗(yàn)法找出模具鋼，理想的電脈沖球化退火的熱處理參數(shù)，以加快國(guó)內(nèi)熱處理技術(shù)的改革與發(fā)展很有必要。Cr12MoV鋼是一種應(yīng)用廣泛的冷作模具鋼,具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性和淬火變形小等優(yōu)點(diǎn)，屬高碳高鉻類萊氏體鋼。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以Cr12MoV冷作模具鋼作為試驗(yàn)原材料,擬用在等溫球化熱處理工藝的基礎(chǔ)上，加上電脈沖這一新型工藝,以期達(dá)到保證良好球狀珠光體組織的同時(shí)，可以在降低硬度，改善切削加工性能和綜合機(jī)械性能，又能降低球化退火的加熱溫度，并縮短冷模具鋼球化退火的保溫時(shí)間,提高熱處理效率。2探討脈沖電流對(duì)Cr12MoV冷漠具鋼組織和性能分析2.1研究Cr12MoV冷模具鋼球化退火的主要目的通過(guò)球化退火處理使Cr12MoV冷模具鋼組織中的碳化物以細(xì)小、球狀的形態(tài)彌散分布在基體中。但傳統(tǒng)的球化退火工藝，由于加熱溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng)或工藝復(fù)雜，使球化退火工藝過(guò)程的效率大為降低。因此采用一種加快碳化物球化速度，提高球化退火工藝效率的新方法，探討一種在脈沖電場(chǎng)作用下對(duì)Cr12MoV冷模具鋼球化退化的新工藝，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是利用往屆畢業(yè)生對(duì)Cr12MoV冷模具鋼正交實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)結(jié)果，與本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)—探討脈沖電流對(duì)Cr12MoV冷漠具鋼球化退火組織和性能的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較和分析，得出最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2.2Cr12MoV冷模具鋼的化學(xué)成分（%）表1所示：表1Cr12MoV冷模具鋼化學(xué)成分材料C％Si％Mn％Cr％P％S％Cr12MoV1.45~1.70≤0.040≤0.04011.5-13.0≤0.03≤0.032.3Cr12MoV冷模具鋼的常規(guī)球化退化工藝由于本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)是在普通球化退火的基礎(chǔ)上加上電脈沖工藝來(lái)做的，所以必須對(duì)常規(guī)的工藝路線圖了解清楚，在加脈沖的時(shí)候，注意縮短加熱溫度后的保溫時(shí)間和等溫保溫時(shí)間。以此為參考設(shè)計(jì)出電脈沖下的球化退火熱處理新工藝路線圖。在傳統(tǒng)熱處理當(dāng)中經(jīng)常用的Cr12MoV冷模具鋼退火熱處理工藝路線如圖1所示。圖1Cr12MoV冷模具鋼普通球化退化工藝路線圖3實(shí)驗(yàn)原理退火是應(yīng)用非常廣泛的一種熱處理。在機(jī)器零件或工模具等工件的加工制造過(guò)程中，退火經(jīng)常作為預(yù)先熱處理工序，安排在鑄造或鍛造之后、切削（粗）加工之前，用以消除關(guān)一工序所帶來(lái)的某些缺陷，為接下來(lái)的工序作準(zhǔn)備。例如在鑄造或鍛造等熱加工以后，鋼件中不但存在殘余應(yīng)力，而且組織粗大不均勻，成份也有偏析。這樣的鋼件，機(jī)械性能低劣，淬火時(shí)也容易造成變形或開裂。經(jīng)過(guò)適當(dāng)退火可使鋼件的組織細(xì)化，成份均勻，應(yīng)力消除，從而改善機(jī)械性能并為以后的淬火作好準(zhǔn)備。同時(shí)經(jīng)過(guò)退火后還可以使鋼件硬度達(dá)到170～190HBS左右，而且比較均勻，從而改善了鋼件的切削性能。根據(jù)鋼的成份和工藝目的不同，退火操作可分為完全退火、等溫退火、球化退火和去應(yīng)力退火等。球化退火主要應(yīng)用于過(guò)共析碳鋼及合金工具鋼（如制造刀具、量具、冷模具用鋼等），一般情況下過(guò)共析鋼的組織為層片狀的珠光體秘網(wǎng)狀的二次滲碳體組成，不僅珠光體本身較硬，而且由于網(wǎng)狀滲碳體的存在，更增加了鋼的硬度和脆性。這不僅給切削帶來(lái)困難，而且還會(huì)引起淬火時(shí)產(chǎn)生變形和開裂。為克服這一點(diǎn)，在熱加工之后必須安排一道球化退火工序，使網(wǎng)狀二次滲碳體及珠光體中的層片狀滲碳體都發(fā)生球化，變成球狀（粒狀）的滲碳體，即“球化體”。其主要目的是為了降低硬度，改善切削加工性，細(xì)化均勻組織提高材料的力學(xué)性能，并為以后的淬火熱處理做好準(zhǔn)備。球化退火是應(yīng)用于過(guò)共析鋼及合金工具鋼的一種退火方法。將鋼加熱到Ac1(20～30℃)然后緩冷下來(lái)。隨爐冷卻到略低于Ar1(20～40℃)的溫度進(jìn)行等溫，等溫時(shí)間為其加熱保溫時(shí)間的1.5倍。等溫后隨爐冷至500℃左右出爐空冷。和普通球化退火相比，球化退火目的在于使珠光體內(nèi)的片狀滲碳體以及先共析滲碳體都變?yōu)榍蛄?，均勻分布于鐵素體基體中(這種組織稱為球化珠光體)。球化退火是與普通球化退火工藝同樣的加熱保溫后，不僅可縮短周期，而且可使球化組織均勻，并能嚴(yán)格地控制退火后的硬度。4實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備4.1實(shí)驗(yàn)材料目前，我國(guó)模具選材用鋼較為廣泛，除了工具鋼（碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼）外，還有軸承鋼、彈簧鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、不銹鋼等，鋼種達(dá)數(shù)十種之多，但常用的只有二十余種，而用量最多的只有八種：Cr12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、SCrNiMo、45、40Cr。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這八個(gè)鋼號(hào)年用量占我國(guó)模具鋼年總用量的80%。根據(jù)老師的指導(dǎo)和自己認(rèn)真的查找資料，統(tǒng)計(jì)資料表明，因選材和熱處理工藝不當(dāng)，造成模具早期失效的情況約占失效總數(shù)的70%。因此，合理選材，正確制訂熱處理工藝，對(duì)于延長(zhǎng)模具使用壽命起著關(guān)鍵作用。綜合考慮材料來(lái)源、價(jià)格等因素，國(guó)內(nèi)常用Cr12系列鋼制作為常用冷作模具鋼。Cr12系列鋼主要有Cr12、Cr12、Cr12Mo、Cr12MoV等3種，其中以Cr12MoV和Cr12,應(yīng)用最為廣泛。材料具有高的淬透性、強(qiáng)度和耐磨性，但它們屬于萊氏體鋼，含有大量的一次、二次碳化物，且偏析很大。最終在導(dǎo)師的審核通過(guò)的情況下，選用的試驗(yàn)材料是常用冷模具鋼中的Cr12MoV冷模具鋼屬高耐磨微變形冷作模具鋼，其特點(diǎn)是具有高的耐磨性、淬透性、微變形、高熱穩(wěn)定性、高抗彎強(qiáng)度，僅次于高速鋼，是沖模、冷鐓模的重要材料，其消耗量在冷作模具鋼中居于首位。Cr12MoV冷模具鋼有較高的含碳量，且加入少量Mo、V，因此在其他性能相當(dāng)?shù)那闆r下有較好的熱加工性，較好的沖擊韌性和較好的碳化物分布，此鋼多用于制造冷切剪刃、切邊模、量規(guī)、拉絲模、擠壓成型模、搓絲板、絲錐、螺紋滾模以及要求高耐磨的沖壓模等模具。模具在生產(chǎn)過(guò)程中的使用壽命取決于選用的材料及熱處理的性能，一般合金工具鋼的淬透性好，熱處理后的性能均比碳素工具鋼好，即使使用這種優(yōu)質(zhì)的模具鋼，由于熱處理工藝、原材料碳化物分布形態(tài)。Cr12MoV鋼是我國(guó)刀具材料的主選鋼種，由于其卓越的性能，已發(fā)展應(yīng)用到模具工業(yè)，成為制造高精度、高耐磨冷作模具，以及制造溫?cái)D、熱擠、塑料等模具的理想材料。Cr12MoV系列鋼網(wǎng)狀共晶碳化物通過(guò)普通的熱處理很難消除，必須在錘上反復(fù)鐓拔，才能使其細(xì)化、均勻。但鍛后應(yīng)進(jìn)行球化退火，目的是降低硬度、消除應(yīng)力、細(xì)化均勻組織，而且還可以減少最終熱處理的變形和開裂傾向。處理后組織為珠光體和粒狀碳化物。通過(guò)資料查出Cr12MoV冷模具鋼的臨界溫度Ac1（鋼在加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的實(shí)際溫度線）的溫度是810℃，Acm（鋼在加熱時(shí)滲碳體向奧氏體溶解的理論溫度線）的溫度835℃。Ar1（冷卻時(shí)奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的實(shí)際溫度線）的溫度是755℃。根據(jù)球化退火規(guī)范，確定奧氏體化加熱溫度是830～850℃，等溫溫度是720-740℃。Cr12MoV冷模具鋼的臨界溫度表2。表2Cr12MoV冷模具鋼的臨界溫度臨界點(diǎn)Ac1AcmAr1Arcm溫度（近似∕℃）810835755770本次實(shí)驗(yàn)所用的材料Cr12MoVCr12冷模具鋼，是與老師研究后決定的，老師幫助我聯(lián)系好購(gòu)買材料的廠家，然后我利用周末的時(shí)間去廠家進(jìn)行購(gòu)買，到那之后，我與老師聯(lián)系看看需要購(gòu)買多大規(guī)格的材料試樣，最后我們決定購(gòu)買直徑為10mm規(guī)格的Cr12MoV冷模具鋼試樣。由于一些原因原來(lái)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備上一些零件丟失，我在這次購(gòu)買材料時(shí)，我還購(gòu)買了以下材料：鐵絲、石棉、石棉板等。4.2實(shí)驗(yàn)儀器考慮到熱處理試驗(yàn)后還要對(duì)磨出材料的金相組織，除了捆綁工件的鐵絲，鉗子等工具之外，還要有進(jìn)行粗磨時(shí)的各種型號(hào)的砂紙，拋光液，及40%的銷酸侵蝕液和用來(lái)堵箱式電阻爐爐門的耐火材料板。本試驗(yàn)選用主要的試驗(yàn)儀器設(shè)備有以下幾種：SXZ—25—12高溫箱式電阻爐如圖2所示脈沖電場(chǎng)發(fā)生器，放大器及導(dǎo)線HR—1500洛氏硬度測(cè)試機(jī)預(yù)磨機(jī)和金相試驗(yàn)拋光機(jī)和金相顯微鏡試驗(yàn)過(guò)程經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)選取脈沖電壓為800伏，脈沖頻率是50HZ，通電脈沖時(shí)間是5min。.4．2．1與脈沖電場(chǎng)發(fā)生器連接的放置工件的方式在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，我做的題目中所用的脈沖發(fā)生器是大功率的，為了不讓其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響，所以我用兩根鐵絲分別綁在試件的兩端，然后放進(jìn)電阻爐里加熱，將兩根鐵絲露在電阻爐的外面，以便通脈沖電流。如圖2圖2箱式電阻爐連接方式示意圖4、2、2制作SXZ—25—12高溫箱式電阻爐的爐門由于原有爐門的保溫性不太好，所以在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，我的任務(wù)比較重，所有的實(shí)驗(yàn)所用的材料和設(shè)備上所需要補(bǔ)充的，我都要親手去做，就說(shuō)這個(gè)爐門吧，我用了快三天的時(shí)間才把它做出來(lái)，具體的步驟是這樣的，我先把爐門的具體尺寸測(cè)量出來(lái)，然后按尺寸進(jìn)行裁剪。剛開始裁的時(shí)候尺寸把握的不到位裁壞幾個(gè)，由于實(shí)驗(yàn)中要用到兩個(gè)SXZ—25—12高溫箱式電阻爐，所以必須做出兩個(gè)完全配合的兩個(gè)爐門，所用的材料是石棉，石棉中含有玻璃絲，不小心弄到身上會(huì)很難受的，這是必須注意的。4、2、3預(yù)磨機(jī)預(yù)磨機(jī)是一種濕式磨光機(jī)，它利用各種不同粒度的抗水砂紙，對(duì)各種金屬及其合金的試樣進(jìn)行拋光。采用本預(yù)磨機(jī)，除以機(jī)械磨光代替手工操作提高制備試樣的效率以外，還能完全除去試樣切割過(guò)程中產(chǎn)生的塑性變形和表面加熱痕跡，供進(jìn)一步拋光后進(jìn)行組織的顯微測(cè)定。預(yù)磨機(jī)在工作時(shí)，將清水不斷注入旋轉(zhuǎn)的磨盤中，抗水砂紙?jiān)谙旅娴乃螂x心力的作用被拋出盤外，砂紙?jiān)诖髿鈮旱淖饔孟驴梢宰杂傻厣炜s從而緊貼在磨盤上，因而無(wú)須將砂紙粘結(jié)或夾緊，使用及更換十分方便。預(yù)磨機(jī)由鋁鑄件構(gòu)成的底座、磨盤、和塑料壓制的磨光罩及蓋等基本部件組成，底座上安裝有兩個(gè)磨盤，可供兩人同時(shí)操作。4.2.4金相試驗(yàn)拋光機(jī)金相試驗(yàn)拋光機(jī)適用于對(duì)經(jīng)磨光后的金屬材料進(jìn)行拋光，可獲得光亮如鏡的金屬表面，供在顯微鏡下觀察與測(cè)定金相組織。拋光機(jī)由焊接支架、工作臺(tái)面、拋光盤、拋光織物、拋光罩及開關(guān)盒等基本元件組成。工作臺(tái)面上安裝有兩個(gè)拋光盤，可供兩人同時(shí)操作，使用十分方便。兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都置于工作臺(tái)面下部，通過(guò)固定片與臺(tái)面連接。固定拋光盤用的錐套通過(guò)螺釘與電動(dòng)機(jī)軸相連。拋光織物通過(guò)套圈緊固在拋光盤上，電動(dòng)機(jī)的起停可分別由安裝在開關(guān)盒上的開光進(jìn)行控制，電機(jī)起動(dòng)后，便可用手對(duì)試樣施加壓力在轉(zhuǎn)動(dòng)的拋光盤上進(jìn)行拋光。拋光過(guò)程中加入的拋光液可通過(guò)固定在臺(tái)面上的塑料盤中的排水管排出。拋光罩及蓋可防止灰塵及其它雜物在機(jī)器不使用是落在拋光盤上而影響使用效果。4.2.5金相顯微鏡金相顯微鏡是主要用來(lái)觀察金相組織的專業(yè)儀器，同時(shí)可以觀察不透明物體表面的狀態(tài)。具有穩(wěn)定性好、成像清晰、分辨率高、視場(chǎng)大而平坦的特點(diǎn)。鑒別和分析各種金屬和合金的組織結(jié)構(gòu)，可以廣泛地應(yīng)用在工廠或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行鑄件質(zhì)量的鑒定。原材料的檢驗(yàn)或原材料處理后金相組織的研究分析等工作。實(shí)驗(yàn)過(guò)程球化退火時(shí)要綜合考慮爐子大小，裝爐量，工件尺寸等因素對(duì)試驗(yàn)誤差的影響，有關(guān)手冊(cè)中的經(jīng)驗(yàn)公式可供參考。退火冷卻溫度對(duì)碳化物形狀基本影響不大，可是對(duì)碳化物的彌散程度；冷卻速度大，其彌散程度也大。一般生產(chǎn)中多選用20℃～50℃/h的冷卻速度，冷卻到500℃～600℃后出爐空冷。將材料切割成Ф10mm×100mm的試樣5根，其每根重量為0.065Kg.試驗(yàn)用設(shè)備為箱式加熱電爐和脈沖電場(chǎng)發(fā)生器。選取脈沖電壓為800V，頻率為50Hz。將脈沖電場(chǎng)發(fā)生器金屬導(dǎo)線按順序分別連接在預(yù)先做好的放置工件的裝置的金屬鐵絲上，并把工件試樣按不同的堆放方式放入放置工件的裝置中，然后連同工件和裝置一并裝入箱式加熱爐內(nèi)加熱至（830-850℃）經(jīng)5min后施加脈沖5min，保溫2-3h,隨爐冷至（720-740℃）經(jīng)5min后再加脈沖5min,保溫3-4h,等溫后隨爐冷至500℃左右出爐空冷。然后按同樣的加熱方法實(shí)現(xiàn)施加脈沖電流不同時(shí)間的球化退火工藝，工藝曲線圖如圖3所示。圖3Cr12MoV冷模具鋼脈沖球化退化工藝曲線圖本次實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容就是在不同的脈沖電流下，Cr12MoV冷模具鋼脈沖球化退化的組織和性能分析，具體的電流大小有以下幾種：一、3A；二、5A；三、7A；四、9A。這只是電流的要求不同，電流大小的不同將對(duì)在退火處理方面金屬材料的組織有一定的影響。5工藝過(guò)程棒料放入爐中加熱至850℃通電5min棒料放入爐中加熱至850℃通電5min保溫2-3h爐冷至750℃通電5min保溫3-4h爐冷至500℃出爐空冷磨平拋光觀察組織測(cè)試硬度把本次實(shí)驗(yàn)是用SXZ—25—12高溫箱式電阻爐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前所有的前序工序都的做好，比如工件的制備，電阻爐爐門的制作等等。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前還的檢查電路是否接好？電路是否通電等一些問(wèn)題，等這些問(wèn)題都解決了，我就開始做實(shí)驗(yàn)，首先把工件放入到預(yù)先做好的裝置中，然后把裝好工件的裝置放入到電阻爐內(nèi)，接好電路，打開電源進(jìn)行加熱，并加熱至850℃后，通入脈沖電場(chǎng)，時(shí)間為5min，隨爐冷卻至750℃后，再通入脈沖電場(chǎng)，時(shí)間為5分鐘，保溫3-4h，保溫后隨爐冷卻至500℃左右出爐空冷，接下來(lái)就是對(duì)試樣進(jìn)行組織和硬度的觀察和測(cè)試?，F(xiàn)在我就對(duì)試樣的組織觀察和硬度的測(cè)試做以下陳述。我先把試樣的表面在預(yù)磨機(jī)把進(jìn)行預(yù)磨，磨好后再用金相試驗(yàn)拋光機(jī)進(jìn)行拋光，接下就是在金相顯微鏡觀察試樣的組織，還要用HR—1500洛氏硬度測(cè)試機(jī)進(jìn)行硬度測(cè)試，看看試樣的硬度是否在規(guī)定的硬度值內(nèi)。所有的工藝內(nèi)容就這些，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是多次才能完成的，然后按照同樣的加熱方法施加不同時(shí)間的脈沖電壓球化退火工藝。6金相顯微試樣的制備利用金相顯微鏡，把專門制備的碳鋼試樣放大100～1500倍后進(jìn)行觀察，以研究?jī)?nèi)部組織和缺陷的方法，稱為金相顯微分析法。金相顯微鏡下所觀察到的金相組織，稱為“顯微組織”（或“金相組織”）。金相顯微分析可以顯示金屬材料內(nèi)部的組織特征，測(cè)定金屬晶粒的大小，鑒定金屬中的非金屬夾雜物，測(cè)定化學(xué)熱處理滲層的深度，因此它是研究金屬材料最基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。6.1金相顯微試樣的制備金相顯微分析時(shí)，要在金相顯微鏡下觀察到所研究的金屬材料的組織，必須將其制成專門的“金相顯微試樣”。金相顯微試樣的制備過(guò)程包括：取樣、鑲樣、磨光、拋光、侵蝕等工序。6.1.1侵蝕鋼鐵材料常用的侵蝕劑為3～4%硝酸酒精溶液或4%苦味酸酒精沉淪。侵蝕時(shí)間應(yīng)適當(dāng)，時(shí)間太短則侵蝕不足，組織不能充分顯示；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則試樣表面過(guò)于發(fā)暗，組織也顯示不清。侵蝕后應(yīng)立即用清水沖洗，用吹風(fēng)機(jī)吹干。這樣制的金相試樣即可在顯微鏡下進(jìn)行觀察。試樣侵蝕后之所以能顯示內(nèi)部的組織，主要是侵蝕劑與試樣表面之間產(chǎn)生了化學(xué)溶解作用及電化學(xué)作用。對(duì)于兩相或兩相以上的合金來(lái)說(shuō)，侵蝕主要是一個(gè)電化學(xué)腐蝕過(guò)程。合金中的兩個(gè)組成相具有不同的電極電位，在侵蝕劑中兩相之間就形成了無(wú)數(shù)對(duì)“微電池”，具有較高正點(diǎn)位的相成為陰極，在正常電化學(xué)作用下不受侵蝕，保持原有的光滑平面；具有較高負(fù)電位的相成為陽(yáng)極，而易迅速溶入侵蝕劑中，因此使試樣表面呈凸凹不平。當(dāng)光線照射到此凸凹不平的表面時(shí)，由于各處光線反射的程度不同，在顯微鏡下就能觀察到不同的組織和相。6.2金相試樣制備把做好的試樣按以下工藝路線進(jìn)行金屬試樣制備，在老師的幫助下用400X顯微鏡觀察金相組織并拍照如圖5所示：金相試樣制備：取樣→預(yù)磨（280#→600#→1000#）→拋光→水沖→侵蝕→水沖→吸干觀察。通過(guò)查找資料，找出了在常規(guī)熱處理中普通等溫球化退火下的Cr12MoV的金相組織顯微組織圖如圖4所示。圖4普通等溫球化退火的顯微組織（400X）圖5850℃電脈沖下球化退火組織（400X）7脈沖處理技術(shù)7.1電脈沖原理利用LC振蕩電路原理，先用高壓電源對(duì)一組電容器進(jìn)行充電，將電容器與一個(gè)電感線圈及處理室的電極相連，電容器放電時(shí)產(chǎn)生的高頻指數(shù)脈沖衰減波即加在兩個(gè)電極上形成高壓脈沖電場(chǎng)。按最簡(jiǎn)單的理解來(lái)說(shuō)就是利用特定的高頻高壓變壓器得到持續(xù)的高壓脈沖電場(chǎng)。7.2脈沖電流對(duì)金屬組織變形的影響20世紀(jì)90年代以來(lái)，人們開始研究脈沖電流對(duì)金屬材料超塑性的影響。具有超塑性的金屬材料的晶粒是等軸的，當(dāng)受到外來(lái)拉力時(shí)，晶粒沿等軸晶界滑移，使金屬材料具有超常的塑性。脈沖電流作用于合金的過(guò)程中，脈沖電流促進(jìn)原子擴(kuò)散,引起應(yīng)力松弛，協(xié)調(diào)了晶界滑動(dòng)，使空洞的形成和長(zhǎng)大得到抑制。施加脈沖電流使晶內(nèi)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)數(shù)量及阻力增加，導(dǎo)致流變應(yīng)力增大。同時(shí)由于脈沖電流增大原子擴(kuò)散速度，使晶界處位錯(cuò)的攀移速度增加，降低晶界處的應(yīng)力集中，抑制晶界處空洞的形成和長(zhǎng)大，避免了試樣過(guò)早斷裂。電脈沖處理技術(shù)在材料研究領(lǐng)域的應(yīng)用與電遷移理論的發(fā)展密切相關(guān)[1]。金屬中的電遷移(Electromigration)或電輸運(yùn)(Electrotransport)現(xiàn)象早在19世紀(jì)就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但是關(guān)于電流對(duì)金屬材料組織和性能影響的研究直到近一個(gè)世紀(jì)之后才系統(tǒng)地開展起來(lái)。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，電脈沖能夠?qū)饘俨牧系慕M織轉(zhuǎn)變和性能產(chǎn)生諸多影響，脈沖電流處理可以使材料局部發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，使晶粒在超塑變形中趨于等軸狀態(tài)，從而改善材料的塑性。電脈沖處理能顯著改善合金的塑性、韌性和強(qiáng)度。許多專家給予出上述現(xiàn)象的原因主要是由于電流通過(guò)金屬時(shí)，電子流與位錯(cuò)間存在相互作用，相互的拖曳而使晶粒破碎，而達(dá)到，細(xì)化材料晶粒組織的目的，進(jìn)而提高其塑性變形能力、韌性和強(qiáng)度。電脈沖對(duì)非晶合金晶化和金屬材料再結(jié)晶的影響非晶合金中通過(guò)電流時(shí)，自由電子定向運(yùn)動(dòng),通過(guò)與非晶中的原子發(fā)生碰撞，把動(dòng)能傳遞給原子，使原子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)加劇。脈沖電流作用于非晶合金導(dǎo)致非晶結(jié)構(gòu)弛豫，提供給非晶中原子額外沖力作用，使非晶中n型缺陷受到自由電子運(yùn)動(dòng)的周期性排斥，促進(jìn)了空位的遷移與湮滅，提高基體金屬相的形核率。許多的國(guó)內(nèi)專家學(xué)者晁月盛，鄂洪儒等就高密度電脈沖對(duì)Fe2Si2B非晶合金晶化過(guò)程的影響進(jìn)行了系列研究[3，4]。脈沖電流處理明顯促進(jìn)了非晶合金的晶化。再結(jié)晶的發(fā)生依賴位錯(cuò)的回復(fù)與原子擴(kuò)散，脈沖電流能夠影響材料中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和原子擴(kuò)散，從而會(huì)對(duì)材料的再結(jié)晶過(guò)程產(chǎn)生影響。對(duì)超塑變形中的鋁鋰合金，施加脈沖電流。脈沖電流通過(guò)促進(jìn)位錯(cuò)滑移和原子擴(kuò)散，加快位錯(cuò)攀移進(jìn)入晶界，增大亞晶角度，通過(guò)加快位錯(cuò)回復(fù)而加速再結(jié)晶形核和提高再結(jié)晶形核率。同時(shí)通過(guò)加速位錯(cuò)在晶界上的攀移及消失，減小形核界面兩邊的能量差而降低形核界面的遷移速率及再結(jié)晶核心的長(zhǎng)大速率，進(jìn)而減小完全再結(jié)晶的晶粒直徑[5]。不僅塑性變形中的金屬再結(jié)晶受到電脈沖的影響，單晶體經(jīng)高密度脈沖電流處理后，其再結(jié)晶行為也產(chǎn)生了變化[6]。高密度電脈沖處理造成位錯(cuò)的局部湮滅會(huì)增大位錯(cuò)分布不均勻區(qū)域的位錯(cuò)密度梯度進(jìn)而形成再結(jié)晶的晶核，并且由于位錯(cuò)在不同方向上進(jìn)行的難易程度不同，導(dǎo)致晶粒各向長(zhǎng)大尺寸有所區(qū)別。由于電脈沖作用時(shí)間短，新形成的晶核沒(méi)有足夠的時(shí)間長(zhǎng)大，形成了尺寸較小的再結(jié)晶晶粒。因此，經(jīng)脈沖電流處理后，在單晶體中形成了形狀不同，尺寸較小的再結(jié)晶晶粒。脈沖電流處理可以使材料局部發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,使晶粒在超塑變形中趨于等軸狀態(tài)。電脈沖處理能顯著改善合金的塑性、韌性和強(qiáng)度，目前一般認(rèn)為上述現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是由于電流通過(guò)金屬時(shí)，電子流與位錯(cuò)間存在相互作用，拖曳位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，降低流變應(yīng)力，進(jìn)而提高其塑性變形能力，細(xì)化材料晶粒組織。正因?yàn)槿绱?，才選用電脈沖這一新型的熱處理工藝來(lái)進(jìn)行本次的試驗(yàn)。7.3電脈沖對(duì)材料力學(xué)的影響H.Conrad等就脈沖電流對(duì)多晶金屬和α2Ti疲勞性能的影響進(jìn)行了研究。所得結(jié)果為，脈沖電流能夠提高多晶金屬的疲勞壽命。認(rèn)為高密度脈沖電流處理對(duì)駐留滑移帶(PSB)中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)或次滑移帶中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有影響，從而提高了滑移帶的均勻性，脈沖電流對(duì)疲勞壽命的影響隨所加應(yīng)力的降低而增加。對(duì)α2Ti的低周疲勞來(lái)說(shuō)，脈沖電流不僅能降低疲勞初期的軟化速率，而且可以消除軟化過(guò)程中的硬化峰，電脈沖增強(qiáng)了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)了低能位錯(cuò)Patch結(jié)構(gòu)的形成。含駐留滑移帶的取向的疲勞金屬單晶體經(jīng)高密度脈沖電流處理后,PSB的分布狀態(tài)趨于均勻，由于電脈沖處理明顯改善了PSB-基體界面的應(yīng)力集中狀態(tài),使駐留滑移帶局部消失。電脈沖對(duì)金屬材料性能的影響疲勞壽命的可能性進(jìn)行了理論計(jì)算，得到了肯定的計(jì)算結(jié)果。金屬材料的力學(xué)性能與材料的組分和晶粒度密切相關(guān)。一般來(lái)講,細(xì)小而均勻的組織能夠使材料在受力時(shí)有較好的協(xié)調(diào)變形能力，使材料獲得很好的綜合力學(xué)性能。因此提高材料綜合力學(xué)性能的改性研究，多集中在細(xì)化、均勻化的材料組織，以及保持細(xì)化后組織的穩(wěn)定性方面。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，金屬凝固過(guò)程中的脈沖電流處理能夠改善組織的均勻性,細(xì)化凝固組織，并能在一定程度上改善材料中宏觀缺陷的分布情況，從而提高材料的綜合力學(xué)性能。周亦胄等就電脈沖處理對(duì)固體金屬材料力學(xué)性能的影響進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電脈沖處理可以細(xì)化低碳微合金鋼的晶粒，且細(xì)化后的組織具有較好的熱穩(wěn)定性。晶粒細(xì)化后,鋼的綜合力學(xué)性能得到提高。冷加工經(jīng)脈沖電流處理后，得到比常規(guī)等溫退火處理更細(xì)更均勻的晶粒組織，其綜合力學(xué)性能有所提高。另外，當(dāng)前熱處理技術(shù)主要是圍繞著提高產(chǎn)品性能，節(jié)能、無(wú)氧化、減少公害、保護(hù)環(huán)境，減少零件變形，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行積極探索，并已取得了許多成果，出現(xiàn)了一些新型工藝。其中電脈沖就是新工藝當(dāng)中被眾多研究者關(guān)注的一種。因此電脈沖處理技術(shù)得到了許多材料科學(xué)工作者的關(guān)注，廣泛地應(yīng)用于材料的制備和性能改善。利用脈沖電場(chǎng)應(yīng)用于熱處理而成為新型的工藝應(yīng)用。電脈沖熱處理工藝參數(shù)在國(guó)內(nèi)，到目前為止還正在探討研究之中。但是由于脈沖電場(chǎng)的應(yīng)用能使材料獲得更好的機(jī)械性能，在國(guó)內(nèi)外都受到了相關(guān)學(xué)者的研究興趣。其相關(guān)熱處理參數(shù)的優(yōu)化也正在探討之中。8實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析8.1加熱溫度對(duì)鋼組織性能的影響鋼在鑄態(tài)下的原始組織對(duì)使用性能影響很大，其中碳化物分布不均勻起著重要作用。鋼在熱加工過(guò)程中，隨著溫度的升高，共晶碳化物被破碎，呈網(wǎng)狀分布的碳化物變成顆粒狀的碳化物并沿著變形方向延長(zhǎng)產(chǎn)生了帶狀或片狀碳化物。Cr12MoV冷模具鋼的碳化物不均勻性包括網(wǎng)狀共晶碳化物和帶狀或片狀碳化物。網(wǎng)狀共晶碳化物存在使鋼的強(qiáng)度和韌性明顯降低。帶狀碳化物使鋼材的力學(xué)性能和物理性能出現(xiàn)明顯的各向異性。從普通退火工藝的顯微組織（圖4）上來(lái)看，Cr12MoV冷模具鋼經(jīng)常規(guī)工藝等溫退火后，硬度為160～190HB左右。如圖7所示的明顯效果,采用加入電脈沖的新工藝，經(jīng)850℃加熱,750℃等溫退火后，Cr12MoV冷模具鋼顯微組織碳化物效果明顯提高且分布均勻細(xì)小，碳化物形狀鈍化，硬度降到180HB，甚至更低。相比而言是理想的球化退火組織。比常規(guī)退火后的硬度低，更有利于切削加工。完成了本次試驗(yàn)要求的任務(wù)。電脈沖球化退火工藝后Cr12MoV冷模具鋼的硬度測(cè)試值如表3中所示。由表3中可知在本次試驗(yàn)中所要考核的硬度指標(biāo)中出現(xiàn)極大值或極小值。由于本次實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)是在于脈沖電流不同的情況下，Cr12MoV冷模具鋼在脈沖球化退火中的組織和性能的變化?，F(xiàn)在我就舉例說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，如圖c、d、e、f所示的Cr12MoV冷模具鋼在850℃下電脈沖球化退火的組織。圖a毛坯工件圖b普通球化退火圖c脈沖電流3A處理圖d脈沖電流5A處理圖e脈沖電流7A處理圖f脈沖電流9A處理對(duì)于圖a來(lái)說(shuō)，組織中的晶粒有些粗大，圖b的組織中晶粒就有一定的變化，晶粒細(xì)化了很多，圖c的組織中晶粒變化就更大，其中圖d的組織中晶粒更均勻一些，比圖e、圖f更好。表3Cr12MoV普通等溫球化退火處理和脈沖電場(chǎng)等溫球化退火處理工藝參數(shù)對(duì)照表試件名稱電流大小熱處理方法加熱溫度℃保溫時(shí)間min120-180保溫溫度℃730-750保溫時(shí)間min180-240脈沖電壓V脈沖頻率Hz脈沖時(shí)間min硬度HBS160-190Cr12MoV毛坯試件191Cr12MoV普通處理850150750180800171Cr12MoV3A脈沖球化850150750180800505181Cr12MoV5A脈沖球化850150750180800505179Cr12MoV7A脈沖球化850150750180800505182Cr12MoV9A脈沖球化8501507501808005051838.2加熱溫度對(duì)力學(xué)性能的影響Cr12MoV冷模具鋼經(jīng)常規(guī)工藝等溫退火后，硬度為191HB。由于Cr組織中存在大量的共晶碳化物、過(guò)共析鋼碳化物和共析碳化物(在退火組織中約占15%～17%，在淬火組織中約占12%)。在冶金過(guò)程中,由于共晶碳化物沿奧氏體晶界呈網(wǎng)絡(luò)狀析出,顆粒粗大，在以后的軋制過(guò)程中碳化物網(wǎng)和晶粒會(huì)不同程度被破碎，沿軋制方向不同程度呈帶狀分布。一般情況下，軋壓的變形量越大,碳化物的破碎作用愈顯著,所以鋼廠提供的軋材直徑越小，碳化物的晶粒分布越均勻。大量實(shí)踐證明，Cr12MoV冷模具鋼中碳化物形態(tài)是影響鋼的機(jī)械性能、工藝性能和實(shí)用性能的最重要因素之一。不均勻的碳化物分布將導(dǎo)致機(jī)械性能的降低，模具使用時(shí)容易產(chǎn)生折斷、崩刃現(xiàn)象。采用改進(jìn)的工藝，經(jīng)840℃加熱，720℃等溫退火后,硬度降到183HB以下，比常規(guī)退火后的硬度低，更有利于切削加工。改進(jìn)退火工藝后Cr12MoV冷模具鋼的硬度測(cè)試結(jié)果如圖6所示。由圖6可見(jiàn),加熱溫度在840℃附近，對(duì)應(yīng)的硬度值最低，當(dāng)溫度高于940℃以后，隨著退火加熱溫度的升高，鋼的硬度值增加。這主要是由于隨著加熱溫度的升高，未溶碳化物數(shù)量減少，造成720℃等溫時(shí)，粒狀碳化物析出數(shù)量也隨之減少。從圖4的金相組織分析也可以看到，當(dāng)退火加熱溫度在840℃以下時(shí)，組織中析出的粒狀二次碳化物的數(shù)量隨加熱溫度的增加而增加，而且與常規(guī)退火相比，析出的粒狀二次碳化物顆粒細(xì)小，數(shù)量多，碳化物分布也更均勻。當(dāng)退火加熱溫度達(dá)到980℃時(shí)，大部分碳化物溶解，析出的粒狀二次碳化物的數(shù)量急劇減少，奧氏體化溫度越高，未溶碳化物越少，由于碳化物溶解導(dǎo)致球化困難，使球化效果變差。金屬材料的力學(xué)性能與材料的組分和晶粒度密切相關(guān)。一般來(lái)講，細(xì)小而均勻的組織能夠使材料在受力時(shí)有較好的協(xié)調(diào)變形能力，使材料獲得很好的綜合力學(xué)性能。因此提高材料綜合力學(xué)性能的改性研究，多集中在細(xì)化、均勻化的材料組織，以及保持細(xì)化后組織的穩(wěn)定性方面。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),金屬凝固過(guò)程中的脈沖電流處理能夠改善組織的均勻性，細(xì)化凝固組織,并能在一定程度上改善材料中宏觀缺陷的分布情況，從而提高材料的綜合力學(xué)性能[9]。周亦胄等就電脈沖處理對(duì)固體金屬材料力學(xué)性能的影響進(jìn)行了研究[10,11]。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電脈沖處理可以細(xì)化低碳微合金鋼的晶粒，且細(xì)化后的組織具有較好的熱穩(wěn)定性。晶粒細(xì)化后，鋼的綜合力學(xué)性能得到提高。冷加工黃銅經(jīng)脈沖電流處理后，得到比常規(guī)等溫退火處理更細(xì)更均勻的晶粒組織，其綜合力學(xué)性能有所提高。Cr12MoV冷模具鋼鍛件在電脈沖等溫球化退火下，在退火加熱過(guò)程中兩段充分等溫保溫，大大改善了Cr12MoV冷模具鋼中碳化物的形態(tài)與分布，從而為Cr12MoV冷模具鋼加熱淬火的最終組織和力學(xué)性能的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ);在此基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步優(yōu)化了Cr12MoV冷模具鋼的組織和性能，進(jìn)而使Cr12MoV冷模具鋼拉絲模和冷沖模的使用壽命大大提高。圖6加熱溫度極限變形圖8.3組織轉(zhuǎn)變過(guò)程圖Cr12MoV冷模具鋼經(jīng)過(guò)加熱獲得奧氏體組織后，如果在不同的冷卻條件下，最后得可使鋼獲得者得不同的力學(xué)性能。同樣的鋼，加熱條件相同，但由于冷卻條件不同，它們?cè)谛阅苌蠒?huì)產(chǎn)生明顯的差別。將鋼加熱到奧氏體化后冷卻到相變點(diǎn)以下的溫度區(qū)域間內(nèi)等溫保持時(shí)，過(guò)冷奧氏體所發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱為等溫轉(zhuǎn)變。如下圖7可知在A1以上是奧氏體穩(wěn)定區(qū)域，圖中虛線左邊的C線為過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的開始線，右邊的為轉(zhuǎn)變終了線，在兩C線中間是過(guò)濾區(qū)，轉(zhuǎn)變正在進(jìn)行中。在等溫轉(zhuǎn)變圖下方有兩根水平線，Ms分別是上馬氏體點(diǎn)，約230℃左右，Mz為下馬氏體點(diǎn)，約50℃左右。在等溫轉(zhuǎn)變圖上的“C”字曲線拐彎處（約550℃）俗稱“鼻尖”，孕育期最短，此時(shí)奧氏體最不穩(wěn)定，最容易分解。A——過(guò)冷奧氏體；P——珠光體；B——貝氏體；M——馬氏體；A1——鋼組織轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)；Ms——馬氏體開始轉(zhuǎn)變點(diǎn)；Mf——馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束點(diǎn)圖7碳鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變力學(xué)圖（TTT曲線圖）由于本實(shí)驗(yàn)是以球化退火的熱處理作為研究對(duì)象的，所以在圖中主要看的是在A1—550溫度范圍內(nèi)。奧氏體等溫分解為鐵素休和滲碳體的片層狀混合物—珠光體，及是奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變。珠光體的力學(xué)性能主要取決于片層間距的大小。片層間距越小，則珠光體的塑性變形抗力越大，強(qiáng)度和硬度越高，同時(shí)塑性，韌性也有所改善。圖6等溫轉(zhuǎn)變曲線,當(dāng)試樣快速冷至500℃左右時(shí),形成了不穩(wěn)定的過(guò)冷奧氏體。由于此時(shí)過(guò)冷度較大，過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性差，其內(nèi)存儲(chǔ)相當(dāng)大的能量，快速加熱至720℃時(shí),這種能量在720℃被突然釋放，加上此時(shí)轉(zhuǎn)變溫度較高，原子擴(kuò)散速度較快，因此在較短的時(shí)間內(nèi)完成了由過(guò)冷奧氏體面心立方晶格向鐵素體體心立方晶格的轉(zhuǎn)變及以未溶的碳化物顆粒為核心的碳化物的球化、聚集過(guò)程。在試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，對(duì)T10鋼采用這種處理工藝，也可以得到很好的球化效果，在720℃等溫都可以得到粒狀組織，因此便于實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。8.4電脈沖對(duì)組織形態(tài)的影響圖4是常規(guī)的球化退火熱處理后的顯微組織，從圖中可以看出珠光休顆粒細(xì)化程度較輕，碳化物依然粗大或局部存在帶狀或片狀碳化物，還沒(méi)有完全的球化。碳化物不均勻?qū)е落摬牡哪ハ餍院脱心バ圆?。為改善Cr12MoV冷模具鋼中的碳化物不均勻性，人們對(duì)Cr12MoV冷模具鋼澆鑄工藝參數(shù)的優(yōu)化和熱加工工藝參數(shù)的優(yōu)化作了大量的試驗(yàn)研究。本試驗(yàn)在嚴(yán)格控制Cr12MoV冷模具鋼鍛造工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)Cr12MoV冷模具鋼鍛件進(jìn)行電脈沖下的球化退火熱處理新工藝，獲得了如圖a、b、c、d所示的效果，經(jīng)電脈沖等溫球化退火的Cr12MoV冷模具鋼顯微組織為均勻分布的球狀珠光體基體和在基體上均勻分布的顆粒合金碳化物及大量彌散分布的顆粒合金碳化物。通過(guò)兩圖對(duì)比可以看出經(jīng)過(guò)加上電脈沖的熱處理后，碳化物的球化程度、大小、形狀和分布均得到不同程度的改善。加入800V、50Hz的脈沖電場(chǎng)，球化退火組織中球化效果明顯提高且分布均勻、細(xì)小、碳化物形狀鈍化。短片狀碳化物得到了消除和改善。在切削加工前采用電脈沖球化退火處理,使碳化物達(dá)到細(xì)小、均勻分布，以便進(jìn)一步機(jī)加工成形。大大改善了Cr12MoV冷模具鋼中碳化物的形態(tài)與分布。結(jié)論及存在問(wèn)題實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，金屬?gòu)母邷氐嚼鋮s的過(guò)程中的脈沖電流處理能夠改善組織的均勻性，細(xì)化凝固組織，并能在一定程度上改善材料中宏觀缺陷的分布情況，從而提高材料的綜合力學(xué)性能[14]。在本試驗(yàn)中電脈沖處理可以細(xì)化合金鋼的晶粒，且細(xì)化后的組織具有較好的熱穩(wěn)定性。晶粒細(xì)化后，得到比常規(guī)等溫退火處理更細(xì)更均勻的晶粒組織，鋼的綜合力學(xué)性能得到提高。Cr12MoV冷模具鋼在球化退火過(guò)程中施加脈沖電場(chǎng)，可以明顯改善等溫球化退火效果，在保證得到良好球狀珠光體組織的前提下，使碳化物粒度、形狀、分布得到了明顯的改善，有利于使基體在淬火后獲得馬氏體和較好的強(qiáng)韌性，壽命將會(huì)得到明顯提高。Cr12MoV冷模具鋼電脈沖等溫球化退火的加熱溫度可以選較低的加熱溫度，其保溫時(shí)間3h減少到2.5h；等溫加熱溫度可以取到720℃，其保溫時(shí)間4h減少到3.5h。在整個(gè)施加脈沖電場(chǎng)球化退火過(guò)程中保溫時(shí)間比常規(guī)處理減少4—6h。大大提高了等溫球化退火的效率，縮短了生產(chǎn)周期,降低了成本，是一種值得深入研究并具有應(yīng)用價(jià)值和廣闊前景的合金工具鋼等溫球化退火新工藝。本試驗(yàn)存在的問(wèn)題是在球化退火的組織顯微上來(lái)看局部的碳化物還不是太均勻，產(chǎn)生的原因可能是在進(jìn)行試驗(yàn)前原材料沒(méi)有消除網(wǎng)狀碳化物所致。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中經(jīng)查資料得知：在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)試驗(yàn)中，經(jīng)查資料得知：若是脈沖電流大小不同，其金相組織中晶粒大小和性能將各不相同。得出的結(jié)論是金相組織中的晶粒大小不同，金屬材料的機(jī)械性能也不同。謝辭本論文設(shè)計(jì)在老師的嚴(yán)格要求和悉心指導(dǎo)下業(yè)已完成，從課題選擇到具體的寫作過(guò)程，無(wú)不凝聚著老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)論文寫作期間，王老師為我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議陳老師為我們制作了實(shí)驗(yàn)所用到的功率放大器等儀器，沒(méi)有這樣的關(guān)懷和幫助，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)論文。在此向王老師表示深深的感謝和崇高的敬意。在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這四年中給予了我?guī)椭椭笇?dǎo)的所有老師表示由