熱作模具鋼專業(yè)學習筆記

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，延遲鐵素體和貝氏體的形核進而增加了鋼的強度。3、瑞典律勒歐理工大學在2002年采用Gleeble1500熱模擬試驗機對超高

2、強度熱沖壓鋼板22MnB5瑞典SSAB公司開發(fā)了熱軋硼鋼板DocolBoron02/Domex024B和DocolBoron04/Domex044B,其化學成分如表3所示，材料淬火前后的性能如表4所示。4、流動應力？5、通過測定裂紋的總面積及在試樣表面所占的百分數(shù)（A%）、最寬主裂紋的寬度（Wmax）和熱疲勞裂紋的總長度（L）,定義表面損傷因子Ds=AW/L;通過測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,說明在這個鋼中，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。通過前期對進口模具的研究發(fā)現(xiàn)，國外的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，國內(nèi)的H13鋼目前還達不到這一水平。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，視鋼中碳化物的細小或粗大而定）并保溫一段時間（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，產(chǎn)生強烈的加工硬化，當硬化層被磨崩掉后，又露出新鮮的奧氏體，重新硬化，如此反復因其有強烈的加工硬化，故不可采用機械加工方法成形，主要用鑄造方法所得，所以為鑄鋼近年來有降低含錳量的

5、做法，做出中錳鋼，同樣可以采用水韌處理主要用于，坦克推土機之履帶，鐵路扳叉等，還可用于強力拋丸機之內(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)丸機上）中錳的可用于農(nóng)業(yè)機械之脫粒機等場合在模具鋼中，早期的（約1982年出版的書中就有此說法）雙細化處理工藝第一步有時稱之為水韌（或油韌）具體為在模具鋼進行鍛造后，在鋼之ACm點上，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而均勻的精粒狀碳化物再進行正常（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熱穩(wěn)定性的影響SDH8Nb鋼是在H

6、13鋼的基礎上采用了降Si增Mo降V的合金化思路進行了合金成分調(diào)整，同時加入了適量的Nb元素，設計出的新鋼種。目前國內(nèi)外尚無專門的適合熱沖壓成形的模具材料。世界頂級模具鋼生產(chǎn)企業(yè)瑞典Uddeholm公司給出的建議是選用DIEVAR、HOTVAR或ORVAR,德國企業(yè)采用的是CR7V和1.2379,日本企業(yè)采用的是SKD61。國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。中合金高熱強性

7、熱作模具鋼該類鋼一般是白基礎上增加W、Mo、Co、Nb等元素，提高其高溫性能。如美國的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。美國的H10A(3Cr3Mo3Co3V)瑞典的QR080M(3Cr3Mo2VMn)表1-3幾種典型熱作模具鋼的化學成分（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、韌性和導熱性，又不降低鋼的硬度、強度和耐磨性。加入合金元素Cr、W、Mo、Si等能提高鋼的高溫硬度、高溫強度和回火穩(wěn)定性，同時還有助于提高鋼的臨界點Ac1,從而避免模具在受熱和冷卻過程中產(chǎn)生相變組織應力，有助于提高鋼的抗熱疲勞性能6。6崔忠圻.金屬學與熱處理M.北京:機械工業(yè)出版社,1992,329-371.目前廣泛生產(chǎn)和應用的H13鋼也由于它的熱穩(wěn)定性能較差而限制了應用范

10、圍。12、4cr3Mo2NiVNb(HD)鋼是為了適應700c左右工作溫度而研制的新型高耐熱性鋼，HD鋼是在4Cr3Mo3V鋼的基礎上，適當降低鋼中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高溫時抗拉強度高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MC偽共晶碳化物的形式存在，部分固溶或機械混合于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到共晶成份時，在鋼液中發(fā)生共晶反應，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大量的碳化物較早的析出，二次硬化峰向較低的溫度移動35,15、NAK80模具鋼的預硬化處理方

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析出強化塑料模具鋼成品：第一，熱加工鍛造成型工序：采用鍛壓機對NAK80模具鋼熱加工鍛造變形，生產(chǎn)出尺寸符合規(guī)格標準的成品模具鋼鋼材；技術要點是：(1)熱加工鍛造時，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)工藝要求進行；第二，淬火工序：將尺寸符合規(guī)格標準的成品模具鋼鋼材直接放入常規(guī)淬火液中進行固溶處理，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，保溫時間根據(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點以下，馬氏體晶核隨溫度下

14、降逐漸長大，溫度回升時馬氏體片又反過來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合金施加外力也可引起馬氏體轉(zhuǎn)變，形成的馬氏體叫應力誘發(fā)馬氏體。有些應力誘發(fā)馬氏體也屬彈性馬氏體，應力增加時馬氏體長大，反之馬氏體縮小，應力消除后馬氏體消失，這種馬氏體叫應力彈性馬氏體。應力彈性馬氏體形成時會使合金產(chǎn)生附加應變，當除去應力時，這種附加應變也隨之消失，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，馬氏體發(fā)生逆轉(zhuǎn)變，回復母相原始狀態(tài)；溫度升高至Af時，馬氏體消失，合金完全回復到原來的形

15、狀，實際上這個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)療等領域有著用途，而且發(fā)展趨勢強勁。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見的可能多點。逆變奧氏體的形成（形核和長大）必須具備的條件：原生馬氏體板條直到加熱至稍高于Ac1點是穩(wěn)定的。在略低于Ac1（As）點回火時，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。當回火溫度升至稍高于As點時，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、板條界面縱向長大成極細的針條狀逆變奧氏體。在-196，逆變奧氏體也是穩(wěn)定的，可能因為其富集奧氏體化元素，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因素控制：即高溫時奧氏體轉(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，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，中間存在最優(yōu)化回火溫度，能使室溫逆變奧氏體量達到最大。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性能實驗研究了22MnB5鋼板熱沖壓成形件的組織形貌和力學性能。結果表明，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，強度大幅提升，抗拉強度達到1550MPa。形變有助于動態(tài)再結晶并獲得更為細小的馬氏體組織，促進細晶強化。硼元素在晶界發(fā)生偏聚，延長奧氏體轉(zhuǎn)變孕育期，提高了22MnB5鋼的淬透性，同時引起點陣畸變，促進相變強化。表12卻【時5銅的化學成分（質(zhì)量分數(shù)）及相變溫度T#IlTCompi疝訕口of22MnB51比1m廊friuliokj%;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.若鍛打時停

19、鍛溫度較高，冷卻又較緩慢時，球化退火后組織中可能出現(xiàn)二次碳化物網(wǎng)絡，這些都是模具早期脆性開裂的主要原因，也是國產(chǎn)H13鋼普遍存在的質(zhì)量問題，因此要嚴格控制鍛造工藝。由于具有均勻膨脹性，并且在時效前易切削加工，使得馬氏體時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，合金在130C時,W在y相中的溶解度為20多左右，而在60C時，W在y相中的溶解度僅為S拓左右，因而Fe-WCo系具有強烈的時效硬化能力為了保證合金時效后具有高的硬度，要求設計合金的馬氏體轉(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川等在對含Ti奧氏體鋼的研究中，用電阻法確認，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，區(qū)域的形成導致電阻上升，當區(qū)域尺寸達10埃時，電阻達最大值，過程的進一步發(fā)展則導致電阻下降。在840C以上，區(qū)域消失而出現(xiàn)尹中間相，其形貌與區(qū)域結構相同。時效硬化鋼4、高強鋼板熱沖壓的復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、最佳保壓時間等優(yōu)化問題，這就需要從宏觀和微觀尺度進行諸如成形性分析、服役性能等進行深入研究和技術積累。廣泛采用22MnB5高強度硼鋼是目前從材料上實現(xiàn)熱沖壓的一種最優(yōu)選擇。該鋼種初始抗拉強度介于400MPa600MPa之間，無論是熱軋還是冷軋板材產(chǎn)品均可在奧氏體化后