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冲裁模模具钢组织的强化机理及化学成分

时间:2019-11-03

1。压铸钢结构的强化机理

冲孔时,单位负荷大(≥200MPa),冲裁材料的应力状态复杂。在分离过程中,模切刀刃的加热温度较高(200°C),因此执行落料。在大多数情况下,模具的耐用性无法满足钣金冲压生产的要求。

为了提高落料模的耐用性,开发了三种新型模具钢。通过增加模具钢中碳化物相的数量并更改其类型,它可以最大化冲裁模具的耐久性。然而,由于碳化物不均匀性的增加,模具钢的机械性能可能劣化。因此,必须在模具钢中同时添加一些活性元素。例如,钒和钼可以改善结构中各种元素的分布。并可以提高模具钢的物理机械性能和性能。钼可以部分替代碳化物中的铬原子,钒可以减少合金渗碳体的总量,从而有助于显着降低模具钢微体积内的化学成分和碳化物不均匀性。

所形成的碳化物M7C3与大量的铬相关(高达8%至9%),这通常会降低合金化的效果。为了消除该现象,需要在钢中添加0.4%至0.8%的Ti,从而降低α固溶体中的碳含量,提高马氏体相变点的温度,并促进残余奥氏体的减少。结构。数量(最多7%至10%)。另外,减少碳含量可以促进获得更好的韧性基体,并可以增加应力源的松弛,这对于模具钢的加工过程非常重要。

基于形成碳化物的活性元素(Mo,V,Ti等)的合理合金化,开发了一种有效的强化结构的机制。它可以确保提高模具钢的整体性能,部分减少钢中碳化物的化学组成不均匀性,并且可以消除或难以将铬原子从固溶体转移到碳化物中。

上述元素的耐火碳化物在淬火温度t-淬火=1040-1080°C时不溶解,这确保了奥氏体保留了较细的晶粒,因此具有较高的抗脆性断裂和弯曲强度的能力。此外,增加r→α过渡处最分散的MC型碳化物的体积分数可以增加马氏体成核中心的数量,从而也提高了马氏体转变温度M,M的终点和晶粒的细度。在使用模具时,切削刃的金属难以流动,从而提高了模具的耐磨性。

马氏体相变开始温度M从温度M的始末到模具钢成分和淬火温度的变化

2。模切模钢的化学成分

已确定,在含6%至12%Cr的模具钢中,活性元素(尤其是Ti(最高0.7%))与Mn,Cr和Mo最佳结合以促进形成更高质量的组织相。它还可以提高模具钢的强度(σb≥3400MPa3600MPa),耐磨性和耐热性(t≥°C)。含有0.2%至0.9%的钼,可以抑制分散的脆性颗粒沿马氏体晶界的分散,并可以显着提高调质后的模具钢的冲击韧性。钒和钛可以细化晶粒以提高模具钢的耐磨性。钒,钼和硅确保了模具钢各种性能的令人满意的组合,并且当添加钛时,它们对耐磨性的影响可以得到改善。

与形成碳化物的活性元素合金化的高铬对淬火期间的过热较不敏感,从而确保细晶粒的淬火温度区域显着扩大,从而在奥氏体中建立碳化铬和其他元素,且其中的溶解条件更大。

铬分布数据的统计处理表明,钛的添加促进了固溶体中铬的浓度范围并将其向右移动,从而证明了在碳化物形成过程中游离使用的铬的使用,这可以改善模具钢的金属基体。合金度。

淬火后铬的分布范围1.Cr2MoV钢2.Cr5V3SiTi钢3.Cr12MOSiMi钢4.Cr3MnVTi钢n.Cr的分布频率基于以上研究,开发了三种合理的模切冲模钢化学成分。成分列于表1。

表1冲切模钢的化学成分

钢中化学元素含量(%)

C Mn Si Cr Mo V Ti

Cr3MnVTi1.15∽1.251.0∽1.20.45∽0.522.8∽3.40.2∽0.31.0∽1.20.55∽0.08

Cr5V3SiTi1.75∽1.85≥0.80.9∽1.24.6∽5.40.2∽0.42.3∽3.20.4∽0.7

Cr12MoSiTi1.75∽1.850.3∽0.60.7∽1.0441∽2.50.65∽0.950.3∽0.50.4∽0.7

3。新型模具钢的力学性能

已经确定,在含铬量超过3%的模具中,碳化物形成中最活跃的元素与锰,铬和钼结合在一起,以提高热处理后模具钢的强度和耐磨性。 2.

表2模具钢的热处理最佳实践和力学性能

钢温度(oC)硬度(HRC)弯曲强度极限(MPa)冲击韧性(MJ/m3)

淬火和回火

Crl2MoV 6162 0.350.4

Cr3MnVTi 6163 0.350.45

Cr5V3SiTi

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