新型銅合金壓鑄模具鋼的研究.pdf

1、壓鑄是最先進(jìn)的金屬成型方法之一，應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。但壓鑄模的服役條件非?？量?。由于銅合金的澆注溫度較高，因此銅合金壓鑄模的使用壽命非常低，僅相當(dāng)于鋁合金壓鑄模壽命的l/2-1/3。壓鑄模具鋼中合金元素的含量較高，形成的碳化物種類也較多。這些碳化物沿著初生奧氏體晶界偏析，從而造成組織中有沿晶界連續(xù)分布的網(wǎng)狀碳化物，導(dǎo)致模具鋼的使用性能嚴(yán)重下降。此外，鋼中的磷易偏析，也嚴(yán)重降低鋼的性能。因此，減輕磷的偏析、破碎沿晶界連續(xù)分布的網(wǎng)狀碳化物是

2、提高壓鑄模綜合性能的有效途徑。對于壓鑄模具鋼來說，合理選材、采用合適的變質(zhì)處理及熱處理工藝，可以提高模具鋼的質(zhì)量，降低壓鑄生產(chǎn)成本。 本文在實(shí)驗(yàn)室條件下，重點(diǎn)研究了化學(xué)成分選擇、復(fù)合變質(zhì)及熱處理對銅合金壓鑄模具鋼的組織和力學(xué)性能的影響。利用金相顯微鏡及高倍視頻顯微鏡(HSVM)、電子探針(EPMA)、DSC等手段，首先研究了鋅對磷在鋼中偏聚的影響，發(fā)現(xiàn)：鋅能減弱磷在鋼中的偏聚，提高鋼的力學(xué)性能。此外，還研究了K/Na、RE復(fù)合變

3、質(zhì)對鋼組織和性能的影響。結(jié)果顯示：壓鑄模具鋼經(jīng)過復(fù)合變質(zhì)處理后，晶粒得到了細(xì)化，碳化物的形貌也發(fā)生了顯著的變化，網(wǎng)狀碳化物斷裂。K/Na具有很強(qiáng)的脫氧、脫硫能力，使得低熔點(diǎn)的硫、氧化物不能在晶界聚集，晶界大大凈化，有效減少雜質(zhì)的數(shù)量，使得結(jié)晶核心周圍過冷度均勻。稀土在鋼中主要偏聚在晶界上，具有減輕碳及其他合金元素向晶界的偏析，凈化晶界，減少夾雜物的數(shù)量，改善夾雜物的形貌和分布的作用；在凝固過程中，強(qiáng)烈吸附在碳化物的某些生長表面上，阻礙碳

4、化的生長，有利于碳化物的斷網(wǎng)和孤立化。結(jié)果表明：當(dāng)加入0.5％的K/Na和0.5％的RE復(fù)合變質(zhì)處理時(shí)，新型銅合金壓鑄模具鋼的組織及力學(xué)性能最好。 研究了淬火溫度、回火溫度和回火保溫時(shí)間等工藝條件對壓鑄模具鋼組織和性能的影響。發(fā)現(xiàn)模具鋼隨著淬火溫度的升高，晶粒逐漸變大，在1100℃以下時(shí)，晶粒長大并不是很明顯，但是1150℃淬火后，晶粒特別粗大，故淬火溫度不宜超過1100℃。模具鋼隨著淬火溫度的升高，硬度增加，線膨脹系數(shù)減小，抗