钒及K/Na变质剂对压铸用H13热作模具钢的影响

摘要

铝合金压铸件是目前应用广泛的产品，作为制造它们的模具，其材料种类繁多，但普遍认可使用的是AISI H13热作模具钢，优点是强度和韧性均比较良好，但是由于表面热机械载荷和冷热循环导致模具热疲劳损坏，同时在压铸过程用还会出现粘膜现象，在使用过程中时常发生失效现象。
　　为了使H13模具钢拥有更加良好的热强度，提高其热稳定性，使用强碳化物形成元素V来部分替代Cr，提高在整个基体中分散分布的细小颗粒碳化物比例，并且把Cr元素“挤出”碳化物，迫使其在基体中固溶量增加，增强基体的机械性能。经过对材料的回火硬度测定，发现H13钢减少1％的Cr元素含量，提高约0.48％的V含量，可以使模具钢拥有优于H13热作模具钢的回火稳定性以及硬度。
　　模具钢被熔融铝合金侵蚀时，生成稳定的Fe2Al5晶体时会以很快的速度侵入模具钢内，导致模具钢被侵蚀的速度增加。经过对改进模具钢热浸铝实验的研究发现:基体中由V组成的均匀的碳化物颗粒对铝合金的侵蚀有一定的阻挡作用，较H13钢更耐铝合金侵蚀。
　　K/Na变质剂不仅可以净化模具钢金属液，促使网状碳化物断网，还可以利用这些效果提高模具钢的导热性。经试验，约0.5％的K/Na变质剂可以使H13钢导热性一定程度提高。
　　高钒、高碳的模具钢具有热稳定性良好的碳化物种类和元素分布，其回火稳定性较低钒低碳模具钢要好，但是冲击韧性受到大块碳化物影响不理想，由于碳化物的作用，材料的耐熔融铝合金侵蚀性很好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 压铸用模具钢的失效形式

1．3 H13热作模具钢的现状及改进

1．3．1 H13模具钢的性能及组织

1．3．2 优化合金成分

1．3．3 改进冶炼工艺及组织均匀化

1．3．4 表面处理

1．4 模具钢的导热性

1．5 选题目的及意义

1．5．1 实验技术背景

1．5．2 实验目的及思路

第二章 实验方法

2．1 引言

2．2 实验设计

2．3 实验材料的选择

2．4 熔炼以及热处理

2．4．1 模具钢的熔炼

2．4．2 改锻及热处理

2．5 试样的制备及性能测定

2．5．1 试样的制备

2．5．2 热浸铝

2．5．3 回火稳定性

2．5．4 导热性比较

第三章 钒对回火稳定性的影响

3．1 引言

3．2 实验过程及结果

3．2．1 K／Na变质剂加入量的确定

3．2．2 V含量对H13模具钢回火稳定性影响的探索

3．3 改进模具钢与4Cr3Mo2NiVNb回火稳定性比较

3．4 本章小结

第四章 钒对H13热作模具钢热熔损的影响

4．1 引言

4．2 实验方法和过程

4．3 实验结果及分析

4．4 小结

第五章 改进模具钢的热物理性能

5．1．引言

5．2．改进模具钢与H13钢的导热性能对比

5．2．1．K／Na变质剂对H13钢导热性的作用

5．2．2．V元素对H13钢导热性的影响

5．3．本章小结

第六章 更高V、C含量的组织性能

6．1 实验样品金相及DSC分析

6．2 材料回火硬度及冲击韧性

6．3 材料热浸铝实验结果

6．4 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢