常用冷作模具钢的选用及性能

随着家电工业、轻工业及仪表工业的发展,冷冲压件的生产数量不断增加,对质量也提出了更高的要求。而冷冲压技术的关键则是模具质量的好坏及使用寿命的长短.通常,希望模具的寿命愈长愈好。然而影响模具寿命的主要因素有模具的设计与制造,材料的选择及热处理,模具的使用及维护。本文就常用冷作模具钢的选用及性能作一些分析。常熟市常用的冷作模具钢有T10A,GCr15、CrWMn及Cr12MoV,现就这些材料的应用状况、热加工及性能分述如下.     

Si,N对耐磨冷作模具钢组织与性能的影响

用Si,0.70wt/5和N0.08wt%对新型9Cr6W3Mo2V2钢进行合金化,观测这两种合金元素在耐磨冷 作模具钢中的存在形式,及其对组织结构和力学性能的影响,并与通用的Cr12MoV钢进行了比 较.结果表明,Si,N显著改善钢的微观组织,提高强韧性和耐磨性能.     

H13模具钢离子渗氮层的组织与性能

利用10kW的等离子体气相沉积炉对H13钢进行了离子渗氮处理，研究了不同温度及时间对渗氮层组织及性能的影响。结果表明，采用合适的处理温度和时间，可以得到最佳的渗氮层化合物相组成及表面硬度，在保证一定的渗氮层深度条件下，H13钢的耐磨性能明显提高。     

新型高耐磨冷作模具钢GM

模具,尤其是冲裁和挤压模具,在使用中频繁地受工作材料的摩擦磨损,失去尺寸精度和表面光泽而失效。对这类以磨损失效为主要特征的模具,国内外广泛采用高碳高铬系合金工具钢,有时也选用高速钢制作。然而随着生产率的提高和使用条件日益苛刻,这类钢的耐磨性仍不能满足使用要求。针对这种情况,我们和大冶钢厂合作开发出一种新型耐磨冷作模具钢9Gr6W3Mo2V2(简称 GM 钢)。GM 钢的成分设计综合考虑了硬度、强度和韧性对磨损特性的影响,使试验钢的硬化能力接近高速钢而韧性保持或超过高碳高铬工具钢的水平     

冷作模具钢的选材与热处理

在模具制造中,合理地选材与正确制定热处理工艺是至关重要的,它直接关系到产品的质量及经济效益.本文分析了冷作模具钢的工作条件及失效形式,提出能满足冷作模具钢工作条件的性能要求,再选择适用的材料并进行相应的热处理,以保证其性能要求.     

多元高合金冷作模具钢的研究

采用炉前加入1#稀土硅铁合金、Ti-Fe、V-Fe、Nb-Fe对铸造多元高合金冷作模具钢进行变质处理,细化了晶粒,使连续网状碳化物断网.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及显微硬度等分析手段,详细阐述了该钢的微观成分、组织及性能特点.此种冷作模具钢还具有淬火冷却速度低、热应力小、变形开裂倾向小等特点.通过磨损试验对比,此钢的耐磨性略高于传统的高速钢W18Cr4V.     

冷作模具钢的选择及应用

综述了冷作模具钢的性能及分类,指出了传统冷作模具钢的局限性和新型冷作模具钢的优势.从化学成分、组织结构、力学性能和使用寿命等方面,对新型冷作模具钢如低合金冷作模具钢-GD(6CrMnNiMoVSi)钢、基体钢-65Nb(65Cr4W3Mo2VNb)钢和CG-2(6Cr4Mo3Ni2WV)钢、高韧性高耐磨性冷作模具钢-LD(7Cr7Mo2V2Si)钢和GM(9Cr6W3Mo2V2)钢等,进行对比和实例分析,指出应合理选择及应用新型冷作模具钢,从而提高模具使用寿命.     

冷作模具钢的研究与选用

分析了冷作模具的5种失效形式,介绍了冷作模具钢的类型,冷作模具的技术要求,冷作模具钢的冶炼,冷作模具钢的选用。     

Cr12MoV模具钢渗氮层服役过程中不同磨损阶段的摩擦学特性

目的 分析经渗氮处理后Cr12MoV模具钢的显微结构,以及不同取样厚度处渗氮层的摩擦学特性,了解渗氮处理对Cr12MoV模具钢耐磨性的影响,为服役过程中不同磨损阶段渗氮层的磨损行为提供理论依据。方法 采用气体渗氮法对Cr12MoV模具钢进行恒温渗氮处理,研究渗氮处理对Cr12MoV模具钢显微结构的影响,以及不同取样厚度处渗氮层的磨损行为,并分析不同取样厚度处渗氮层的磨损机理。结果 经渗氮处理后Cr12MoV模具钢的表面会形成一层厚度约为120 μm的致密渗氮层,材料的表面硬度从3.65 GPa提高至12 GPa,磨痕深度从3.5 μm降至0.35 μm。随着取样厚度的增加,试样的磨损量会逐渐增加,但均远低于未渗氮试样,其中渗氮层的最大磨损量约为120 μm³,为基体材料磨损量的1/10;渗氮影响层的最大磨损量约为330 μm³,为基体材料的1/3,可见采用气体渗氮处理可显著增强Cr12MoV模具钢的耐磨性。此外,在磨损过程中Cr12MoV模具钢的表面磨损较严重,出现了大块撕裂损伤,主导磨损机理为疲劳磨损;经渗氮处理后试样表面的损伤较轻微,主导磨损机制为磨粒磨损。随着取样厚度的增加,试样表面的磨损现象逐渐加剧,磨损机制由磨粒磨损逐渐转变为疲劳磨损。结论 渗氮处理可以在Cr12MoV模具钢的表面生成一层致密的渗氮层,渗氮层的磨损量会随着取样厚度的增加先减少后持续增加,说明在服役过程中渗氮层的耐磨性呈先增强后减弱的趋势。     

离子渗氮对H13钢高温摩擦磨损性能的影响

首先对H13钢的等离子渗氮工艺进行优化,然后使用优化后的工艺处理H13模具钢,并对其进行高温摩擦磨损试验,研究了等离子渗氮对摩擦规律的影响,对磨损后的显微形貌进行了观察分析,对其磨损机理进行了探讨。结果显示:离子渗氮可以大幅度改善挤压模具钢的高温耐磨性。     

离子渗氮化合物层物相调控对耐磨性的影响

目的探索化合物层物相与耐磨性的关系,并实现其有效调控,从而满足不同零部件的服役性能要求。方法选用常用渗氮钢38Cr Mo Al进行不同氮气比(15%、20%、25%)离子渗氮研究,渗氮温度为510℃,保温4 h。采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机对渗氮后的显微组织、物相组成、截面硬度、耐磨性进行了测试和分析。结果在相同的渗氮温度下,调节氮气比可获得不同物相组成的化合物层。在渗氮温度510℃下,氮气比为20%时满足形成γ'相的临界氮势,从而得到γ'单相化合物层。氮气比达到25%时,满足形成ε相的临界氮势,渗氮层中γ'相形成,并动态转变成ε相,使ε相逐渐增多,形成ε+γ双相化合物层。结论 38CrMoAl经不同氮气比离子渗氮后形成了ε+γ'双相化合物层,在较小磨损载荷(200 g)下,具有更优的耐磨性。但在较大磨损载荷(400 g)下,氮气比20%获得的γ'单相化合物层试样磨痕较窄,摩擦系数较小,即在较大磨损载荷下,γ'单相化合物层比ε+γ'双相化合物层表现出更加优异的耐磨性能。该研究可为不同磨损服役条件的零部件离子渗氮工艺设计提供参考。     

模具钢的离子束表面处理

介绍了强束流脉冲金属离子束处理技术的基本原理及其主要特点。给出了利用这项新技术进行离子束表面处理的试验结果并讨论了其注入表面得到优化的原因。     

冷模具钢渗扩氮复合强韧化研究

研究了渗扩氮等温淬火对Ｃｒ７Ｍｏ３Ｖ２Ｓｉ和Ｃｒ１２ＭｏＶ钢、渗扩氮冷待淬火对６０Ｓｉ２Ｍｎ钢的显微组织分布、显微硬度梯度曲线的影响。结果表明，Ｃｒ７Ｍｏ３Ｖ２Ｓｉ和Ｃｒ１２ＭｏＶ钢制冷模具经渗扩氮等温淬火复合强韧化及６０Ｓｉ２Ｍｎ钢冷模具经渗扩氮冷待淬火复合强韧化处理后的使用寿命显著提高。     

不锈钢气体氮化预氧化处理

探讨了几种奥氏体及马氏体不锈钢经预氧化后气体氮化之渗层组织、硬度及深度，为不锈钢制件气体氮化预处理提供参考。     

贝氏体钢的显微组织和耐磨性

设计了一类新型系列贝氏体钢，研究了其组织和耐磨性，试验表明，在低碳范围几乎可得到全部贝氏体组织，随含碳量增加，贝氏体量减少，形态也发生变化，同时马氏体量增多。“Ｃ”曲线测定结果表明，所设计的钢具有高的贝氏体淬透性，可在较大截面上获得均匀的组织和性能。耐磨性试验结果表明，在合适的成分和空冷时可得到近半贝氏体和半马氏体的组织，比目前使用的几种典型耐磨材料具有更高的耐磨性。     

Cr12型钢制冷作模具开裂失效分析

Cr12钢冷作模具经热处理和磨削后,在静置中产生脆性开裂。采用光学显微镜及扫描电镜观察、化学成分分析和硬度测试等方法对开裂模具进行了分析。结果表明,模具的开裂系由于回火不充分,碳化物粗大,加上后期的不良磨削、铣削加工所至。提出了相应的改进措施。     

氮化对9Cr18摩擦学特性的影响

设计了多种摩擦磨损试验方案,针对不同氮化工艺对9Cr18的摩擦学性能的影响进行了系统的研究。结果表明,离子氮化后的试样具有最优的综合摩擦学性能,气体氮化最差。试验还发现,在不同载荷条件下,几种氮化处理工艺对耐磨性的影响过程各不相同。离子氮化试样在磨损过程中产生的氧化物对减轻磨损有积极的作用。     

氮化对9Cr18摩擦学特性的影响

设计了多种摩擦磨损试验方案,针对不同氮化工艺对9Cr18的摩擦学性能的影响进行了系统的研究.结果表明,离子氮化后的试样具有最优的综合摩擦学性能,气体氮化最差.试验还发现,在不同载荷条件下,几种氮化处理工艺对耐磨性的影响过程各不相同.离子氮化试样在磨损过程中产生的氧化物对减轻磨损有积极的作用.