压铸模具铝压铸模具

提高3Cr2W8V钢压铸模具寿命的热处理工艺研究

时间: 2024-07-09 00:44:15 |   作者: 乐鱼网页

  3Cr2W8V钢是目前大范围的应用的压铸模具钢,内蒙古某电机厂的电机转子铝压铸模具就是采用此种钢制造。模具外形如图1所示,压铸是在130吨压铸机上进行。模具型腔 面与高温铝液频繁接触,承受由于反复加热与冷却而产生的交变应力作用。同时,型腔承 受很大的挤压、冲击和摩擦,模具工作条件极为苛刻。在此种工作条件下,模具的失效方 式为粘铝、龟裂和早期服裂,致使模具寿命不高。模具的早期脆裂是失效的主要矛盾,模 具的硬度和强度指标过高以及韧性不足是导 致早期脆裂的原因。为了更好的提高模具的寿命, 必须提高3Cr2W8V钢的综合性能,对此,咱们进行了研究。

  本试验采用10×10×55(mm)标准梅氏冲击试样。抗粘铝和热疲劳试样尺寸如图2 所示。用JB30冲击试验机、HR—150洛氏硬度计、HB—3000布氏硬度计、Instron—1251 型电液伺服万能材料试验机测定冲击韧性、 硬度、断裂韧度等指标。用电阻加热炉(内放 铝坩埚)加热到700℃,随后水冷的方式来进行 热疲劳试验。 Neophot型金相显微镜观察球 化退火组织,用DS—III型扫描电镜观察断裂 韧度试样断口形貌。

  将热疲劳试样校正常工艺调质处理后,再将一部分试样在570℃×3h进行气体氮碳 共渗,另一部分试样不进行氮碳共渗,接着进行对比试验。试验过程是:将试样放入 700℃的铝液中加热5秒钟,然后立即放入水中急冷,每次重复上述工艺过程。试验结果 表明,未经氮碳共渗的试样,3—5次循环就粘铝,而经过氮碳共渗的试样,几百次以后仍 末出现粘铝现象,而且脱模容易。还发现,未经氮碳共渗的试样,经60次循环,试样表面 就出现微裂纹,而经过氮碳共渗的试样,试验160次循环以后慢慢的出现微裂纹,证明了经 过氮碳共渗的试样抗热疲劳性能好,比未经氮碳共渗的试样的抗热疲劳性提高1.6倍。

  氮碳共渗后的试样,其最表面是白亮层,由比较致密的 ε—Fe2—3(N,C)化合物组 成 [1] ,这与铝的晶体结构不同,且浸润性不好,这可能是试样不粘铝的原因。

  材料的热疲劳性能是决定热模具寿命的重要指标之一。热疲劳除了与材料的导热系 数和热膨胀系数等物理性质有关外,还与材料的高温强度和塑性有关。热疲劳裂纹往往 在表面热应力最大的区域形成,模具表面受到剧烈氧化时会加速损伤过程,若材料抗氧化 性能好,则可减轻损伤。试样经氮碳共渗后,高温屈服强度提高,塑变抗力提高,延缓了裂 纹萌生,同时,氮碳共渗试样的表层具有抗氧化性,可减轻氧化侵蚀时的损伤过程,这可能 是提高抗热疲劳性的原因。

  热模具钢一般都采用中温加热退火和等温球化退火作为预处理工艺,用这种工艺处 理,3Cr2W8V钢球化组织不均匀,碳化物的形貌和分布不好,模具的强韧性不足,因而使 用寿命低,三向循环锻造虽改善碳化物偏析 [2] ,但对碳化物圆整度改善有限,而且工艺复 杂。为了获得细小、匀、圆的碳化物,对各种球化退火工艺进行了大量试验,优选出两种效 果显著的高温固溶预处理球化退火工艺,其结果见表l、图3、图4。

  将3Cr2W8V钢用新工艺球化退火后,加工成冲击试样经不一样的温度淬火回火后、做冲 击试验,并测定随炉试样的洛氏硬度,其结果见图5。从图5a能够准确的看出,随淬火温度上升、硬度提高,同样温度回火,淬火温度高者,硬度也高,说明高温淬火能提高红硬性。从图5b能够准确的看出,提高淬火温度,冲击韧性降低;淬火温度—定时,随回火温度上升,冲击韧 性提高。同样温度回火,淬火温度低者,冲击韧性高。从冲击韧性考虑,压铸模具宜采用 较低温度淬火和高温回火的工艺。但850℃淬火比900℃淬火试样的冲击韧性有所降低,可能与加热温度太低,溶入奥氏体的合金元素少有关。因为溶入基体的合金元素减少,会降低基体的强度,影响冲击韧性的提高。

  对不同工艺球化退火的试样。再经不一样的温度淬火回火,对试样的冲击韧性作比较, 其结果见图6,由图可见,在相同淬火温度下,经过高温固溶预处理球化退火的试样,冲击 韧性高。冲击韧性提高的原因是 [3] ,经过高温固溶预处理球化退火后,使碳化物细小均匀。

  用常规工艺处理的3Cr2W8V钢压铸模具,每副模具只能压铸300件,模具寿命低, 后经氮碳共渗处理,模具寿命提高。但早期开裂的现象时有发生。当用新工艺+氮碳共 渗综合处理后,避免了模具早期断裂现象,脱模顺利,模具寿命明显提高。结果见表3。

  (1)3Cr2W8V钢采用高温固溶预处理新工艺可使碳化物细小,均匀,圆整度好,同时,冲击韧性,断裂韧度KIc提高。

  (2)采用综合工艺处理的3Cr2W8V钢电机转子铝压铸模具寿命显著提高。

  【标准件网】部分信息来自互联网,力求安全及时、准确无误,目的是传递更加多信息,并不代表本网对其观点赞同或 对其真实性负责。如本网转载信息涉及版权等问题,请及时与本网联系。电话

  【创新聚焦】2024泵业盛事:首都成功举办首届“泵友圈绿色采购峰会”!