鑄鋼基體雙金屬堆焊熱鍛模服役前后組織性能研究.pdf

1、熱鍛模是現(xiàn)代工業(yè)中重要的工藝裝備,其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家裝備制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。為了解決超大型(800MN)模鍛液壓機(jī)鍛模采用傳統(tǒng)制造方法時(shí)鍛透性差,熱處理易出現(xiàn)裂紋等技術(shù)問(wèn)題,重慶大學(xué)首次提出了用特種鑄鋼澆注出模具基體,在工作區(qū)域采用雙金屬堆焊的方法得到雙金屬?gòu)?qiáng)化層的模具制造方法,以達(dá)到大幅度降低成本,縮短開(kāi)發(fā)周期等目的。但是該方法還處于摸索階段,還需要不斷積累豐富的經(jīng)驗(yàn)作為指導(dǎo),因此探究該類(lèi)型熱鍛模具在生產(chǎn)中的可

2、行性和可實(shí)用性就成了必須要研究的課題。
　　本文的研究對(duì)象是一套應(yīng)用在63MN熱模鍛壓力機(jī)上的鑄鋼基體雙金屬鍛模,結(jié)合服役過(guò)程溫度場(chǎng)模擬,分析該模具服役前后的組織性能變化。
　　第一部分介紹了熱鍛模的發(fā)展現(xiàn)狀,闡述了鑄造模具的優(yōu)勢(shì)所在,并由鑄造模具的發(fā)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題提出了鑄鋼基體雙金屬堆焊模具這一鑄造與堆焊的結(jié)合產(chǎn)物,介紹了鑄鋼基體、過(guò)渡層和耐磨層各功能層特點(diǎn)。
　　第二部分介紹了熱鍛模主要的失效形式及引起鍛模失效

3、的影響因素,指出熱鍛模工作時(shí)所受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的共同作用使鍛模失效的最主要原因。然后描述了鍛模溫度場(chǎng)的分布和傳遞的特性、熱鍛成型的熱力學(xué)理論,簡(jiǎn)要介紹了用于分析熱鍛成型過(guò)程的數(shù)值模擬軟件DEFORM的特點(diǎn)及功能。
　　第三部分介紹了本文實(shí)驗(yàn)對(duì)象鑄鋼基體雙金屬堆焊鍛模基體材料ZG29MnMoNi,過(guò)渡層材料RMD142和耐磨層材料RMD248;確定了堆焊工藝流程,介紹了模具試生產(chǎn)過(guò)程,服役前后試樣的制備以及試樣測(cè)試方法和儀器。

4、r>　　第四部分將終模具模型簡(jiǎn)化為2D模型,利用DEFORM-2D進(jìn)行有限元分析,確定了熱鍛模在首次工作循環(huán)和連續(xù)工作循環(huán)下的溫度場(chǎng)狀態(tài)差別巨大,對(duì)熱鍛模溫度場(chǎng)的分析應(yīng)以后者作為依據(jù)。并根據(jù)連續(xù)工作狀態(tài)下溫度場(chǎng)的梯度分布和循環(huán)特征可將模體分為三個(gè)區(qū)域,即型腔表層溫度波動(dòng)區(qū)、近表層溫度梯度區(qū)、基體溫度平衡區(qū),詳盡介紹了每個(gè)區(qū)域的熱滲透深度和溫度場(chǎng)分布。
　　第五部分結(jié)合鑄鋼基體模具連續(xù)工作狀態(tài)的溫度場(chǎng)特征,詳細(xì)分析了鑄鋼基體雙金屬堆

5、焊模具各功能層(耐磨層、過(guò)渡層、鑄鋼基體)服役前后組織性能變化:①耐磨層由于在連續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)期處于500-650℃的冷熱溫度循環(huán)中,不斷發(fā)生回火再結(jié)晶,材料中碳和鐵擴(kuò)散加劇,晶粒變得粗大,筋板等凸出部位易產(chǎn)生疲勞裂紋,裂紋處顯微硬度下降明顯;②過(guò)渡層和與鑄鋼基體的焊縫區(qū)在連續(xù)工作時(shí)處于400-450℃和400℃的溫度中,處于中溫回火狀態(tài),其顯微組織中馬氏體含量有所減少,顯微硬度下降幅值ΔH最大為40HV。③鑄鋼基體在服役前后的組織均為珠光

6、體+鐵素體,服役后的基體隨著距焊縫遠(yuǎn)近的不同其組織和力學(xué)性能變化存在一定的梯度和差異。距離焊縫越近,其顯微組織呈現(xiàn)碳化物析出明顯,枝晶偏析減弱越明顯,組織更加致密的規(guī)律;力學(xué)性能在整體也有所下降,服役后的基體的ζs,ζb,δ,θ下降的比例分別為17％,7％,18％,24％,顯微硬度和沖擊韌性下降比例為10％和28.6％。服役后的鑄鋼基體還滿(mǎn)足鍛熱鍛模模的使用要求,可用于后續(xù)再制造。④確定了可能引起鑄鋼基體鍛模失效的敏感指標(biāo),提出了鑄鋼基