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模具鋼|熱處理對dac55壓鑄模具性能的影響

來源:未知作者:admin發布時間:2016-07-27 17:00

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狠狠综合网狠狠五月 由于質量輕,耐蝕性、延展性和成形性 好等優點,鋁合金成為了有色金屬行業最常見的產品之一 。市場上所需各種鋁合金產品的制備,離不開鋁合金壓鑄模具.如果沒有質量優良的壓鑄模具,就沒有高質量的鋁合金產品.因此,鋁合金壓鑄模具的使用性能十分重要.如何提高鋁合金壓鑄 模具的性能,成為鋁合金產品制造領域的一個重 要技術課題,引起了業界技術工程師和研發人 員的高度重視.隨著有色金屬行業的發展和對鋁合金產品性能要求的不斷提高,鋁合金壓鑄模具的抗熱疲勞性能、耐高溫磨損性能等難以滿足要求,國內外利用熱處理來提高鋁合金壓鑄模具使用性能 的研究較多。 本文采用不同的熱處理工藝對 dac 55 汽 車用 鋁合金壓鑄模具進行熱處理,研究了熱處理工藝對 dac 55 鋁 合金壓鑄模具的高溫硬度、耐高溫磨損性能和抗熱疲勞性能的影響 。

狠狠综合网狠狠五月 1 實驗材料與方法

以 dac 55 鋼 制 作的鋁合金壓鑄模具狠狠综合网狠狠五月為研究對象 , 其化學成分列于表 1 。

表 1 試樣的化學成分 w(%)

狠狠综合网狠狠五月 tab.1 chemical composition of the samples

采用摩擦磨損試驗機對試樣的高溫磨損性能進行測試 。 測試溫度分別為 200 ℃ 和 500 ℃ 。 磨 輪轉速為 2 000 r/min 、 磨 損 載荷 為 20 n 、 相 對 滑動 速度為100 mm/min 、 摩 擦 總轉數為 2 000 r 、 冷 卻 液為 0.5%重鉻酸鉀水溶液 。

采用箱式電阻爐對試樣的抗熱疲勞性能進行測試 。 首先 , 將各試樣表面磨平 、 拋光 , 并用酒精清洗后吹干 , 并將其放入(105 ±3) ℃ 烘箱 中預熱 30 min 。 隨后 , 將試樣放入(500 ±3) ℃ 電阻爐中保溫 3 min , 再快速取出 , 再放入(25 ±3) ℃ 恒溫水中保持 3 s 。 如 此循環重復 1 000 次后 , 用 金相顯微鏡觀察試樣感應中心位置處的裂紋

2 實驗結果和討論

狠狠综合网狠狠五月 2.1 高溫硬度

表 2 為試樣的高溫表面硬度測試結果 。 可以看出 , 熱處理可以提高 dac 55 鋁 合金壓鑄模具的表面硬度 。 與未進行熱處理的試樣 1 相 比 , 采用分級淬火和(600 ±10) ℃ 二次回火工藝的試樣 5 的 高溫表面硬度最大 , 其 200 ℃ 表 面 硬度從 46.3 hrc 增 加 至62.6 hrc 。 500 ℃ 表 面 硬 度 從 43.4 hrc 增 加 至62.4 hrc 。 這主要是因為分級淬火和二次回火能更好改善壓鑄模具的組織 , 提高模具的高溫表面硬度 。另外 , 試樣 5 隨機 5 個點 的表面硬度值差異最小 , 即表面硬度的均一性最好 。

狠狠综合网狠狠五月 圖 3 為 淬火溫度對壓鑄模具高溫硬度的影響 。可以看出 , 在其他熱處理工藝參數相同的情況下 , 隨著淬火溫度的升高 , 試樣的表面硬度均呈現出先增大后降低的趨勢 。 這主要是因為淬火溫度過高或過低 , 都不利于改善壓鑄模具內部組織 , 從而不利于提高模具的表面硬度 。

表 2 試樣的高溫表面硬度值

狠狠综合网狠狠五月 tab.2 surface hardness of the samples

狠狠综合网狠狠五月 圖 3 淬火溫度對高溫表面硬度的影響

狠狠综合网狠狠五月 fig.3 effect of quenching temperature on

狠狠综合网狠狠五月 surface hardness of the samples at high temperature

圖 4 為回 火溫度對壓鑄模具高溫硬度的影響 。可以看出 , 在其他熱處理工藝參數相同的情況下 , 隨著回火溫度的升高 , 試樣的表面硬度均先增大后減小 。 這主要是因為回火溫度過高或過低 , 都不利于更好的改善壓鑄模具組織 , 不能起到很好的熱處理強化效果 。

圖 4 回火溫度對高溫表面硬度的影響

狠狠综合网狠狠五月 fig.4 effect of tempering temperature on

surface hardness of the samples at high temperature

圖 5 試樣的高溫磨損性能測試結果

fig.5 test results of wearing resistance at

high temperature for the samples

狠狠综合网狠狠五月 2.2 高溫磨損性能

圖 5 為試樣的高溫磨損性能測試結果 。 可以看出 , 試樣 1 的 磨 損體積最大 , 經熱處理后的 dac55鋁合金壓鑄模具試樣的磨損體積均降低 , 尤其是采用分級淬火和(600 ±10) ℃ 二次回火工藝的試樣 5 , 其磨損體積最小 。 200 ℃ 條件下磨損體積從 280 ×10-3mm3

狠狠综合网狠狠五月 減小至 11 ×10-3 mm3 , 減小了 96.07% 。 500 ℃ 條件下磨損體積從 347 ×10-3 mm3 減小至 26 ×10-3 mm3 , 減小了92.51% 。 此外 , 隨 著淬火溫度從 990 ℃ ±10 ℃ 增 加至 1 050 ℃ ±10 ℃ 或 者 回火溫度從 560 ℃ ±10 ℃ 增加 至 640 ℃ ±10 ℃ , dac55 鋁 合金壓鑄模具的磨損體積均呈現出先增大后減小的趨勢 , 即 dac55 鋁合金壓鑄模具的耐高溫磨損性能先提高后降低 。 這與試樣的表面硬度測試結果一致。

2.3 抗熱疲勞性能測試結果及討論

狠狠综合网狠狠五月 圖 6 為試樣表面的熱疲勞裂紋形貌。 可以看出 ,與未經熱處理的試樣 1 相比, 熱處理后的模具經過上述溫度的 1 000 次循環后表面熱疲勞裂紋均有變細 , 尤其是采用分級淬火和 (600±10) ℃ 二 次 回火工藝 的 試樣 5, 其熱疲勞裂紋細化最為明顯 。 可見 , 從提高 dac55 鋁 合金壓鑄模具抗熱疲勞性能的角度出發, 其優選的熱處理工藝為試樣 5 所采用的工藝 。

3 結論

適當 的熱處理工藝 , 有利于提高 dac55 鋁合金壓鑄模具的高溫硬度、耐高溫磨損性能和抗熱疲勞性能。 與未進行熱處理相比, 分級淬火和(600±10) ℃二次回火可使 dac55 鋁合金壓鑄模具的 200 ℃ 表面硬 度增加 16.3 hrc、500 ℃ 表 面 硬度增加 19 hrc、200 ℃ 磨 損 體積減小 96.07%、500 ℃ 磨 損 體積減小92.51%、 熱 疲勞裂紋明顯變細 。 為提高耐高溫磨損性能和抗熱疲勞性能 , dac55 鋁 合金壓鑄模具的淬火工藝優選為:(1 020±10)℃×1 h 后 (1 000±10)℃×1 h的分級淬火, 回火工藝優選為(600±10)℃×4 h 二次回火。

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