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摘要介紹了刃年代日本熱處理技術協會熱作模具鋼表面改性計究委員會的研究工作。日立金屬、大同特殊鋼、高周波等公司的技術人員對比研究了不同的滲氮、軟氮化、硫氮共滲、PVD、EDM、噴丸及復合表面處理后的SK刀巧1模具鋼的溶損、磨損和熱疲勞性能。不同表面處理普遍提高了模具鋼抵杭溶損和磨損的性能。PvD、氧化處理和硫氮共滲對溶損的改善非常有效。常溫磨損試驗表明,表面處理有時降低了耐磨性。由于影響模具鋼熱疲勞性能的因素眾多,表面處理對熱疲勞影響非常復雜,不 同試驗條件實際反映了不同的工況,表面熱處理改變了裂紋的萌生和發展特點。本文由 青島拋丸機 廠家整理

概述

九十年代由日立金屬、大同特殊鋼、山陽特殊鋼等日本主要的模具鋼供應商 和日產、住友等用戶組成的熱作模具鋼表面改性委員會聯合進行了系列試驗,研究模具不同表面處理后的使用性能,以期在壓鑄、熱鍛、熱擠壓等場合提高模具的使用性能和壽命。本文介紹該委員會的主要試驗結果,希望能對國內的模具制造商和模具用戶提供一些借鑒和啟發。

1試驗材料和表面處理工藝

該委員會采用最常用的熱作模具鋼SKD61(相當于H13鋼),試驗用鋼的化學成交如表1所示。硬化工藝為1030℃淬火,分別采用三次回火獲得硬度為45HRC和48HRc的兩類試樣。然后進行各種表面處理如表2所示

表1試驗SKD61鋼的化學成分

表2各種表面處理工藝

2熱溶損試驗及結

大同特殊鋼熱溶損試驗采用φ10mmx30mm的圓柱試樣,在750℃的B390鋁液中以Zor/而二分的速度旋轉,時間2而n,試驗后用飽和NaOH水溶液清洗,測出重量損失)所示。

日立金屬溶損試驗采用10mmx10mmx90mm的試樣在70℃的AD1C2鋁液中以90C耐而n的速度作上下運動,至表面處理層基本被溶損掉。以單位時間的溶損量比較不同表面處理的效果,)所示。結果數據進行對比,可見,除了噴丸工藝,各種表面處理都有效提高了模具鋼的抗溶損性能,其中PVD、氧化處理和硫氮共滲特別有效。

3磨損試驗及結果

高周波鋼業公司采用常溫磨損試驗考察表面處理的效果,采用尺寸為60~x25~xor~板狀試樣,對磨試樣尺寸為小so~x3~,材料為SUJZ鋼,硬度45IRC。對磨試樣相對板狀試樣旋轉,試驗載荷61.SN,相對摩擦速度分別為0.50而s,0.94n訓s,1.9611護,和2.86n擠s。

分別經不同表面處理的基體硬度為45HRC和48RHC的兩組試樣的磨損結果類似,可見,表面處理對模具鋼常溫耐磨性的改善是有益的。

日立制作所采用往復式磨損試驗裝置,在常溫下進行試驗,試樣尺寸20~x20~x3~,固定的對磨試樣采用WC一goC硬質合金制造,硬度87HRC,試驗載荷339N,速度30耐s,頻率10zH,共50(X刃次,試驗結果見圖6,表面處理試樣的磨損量有 不同程度的增加,除等離子硫氮共滲外,氣體硫氮共滲和鹽浴硫氮共滲試樣的耐磨性較差

4熱疲勞試驗及結果

該委員會在表面處理對模具鋼熱疲勞影響方面作了比較多的研究工作.大同特殊鋼采用的表面處理工藝與日立金屬相同。同樣表面處理后熱裂紋的數量一般都多于未處理試樣,且主要裂紋深度大,上限溫度為70℃更明顯。

5小結

l)表面改性處理在熱作模具鋼表面生成連續的保護層,避免了模具鋼與熔融鋁液的直接接觸,一般都提高了熱作模的抗溶損性能,其中vPD、氧化處理、硫氮共滲顯示了很好的效果

2)由于缺乏能簡易有效地測定模具鋼高溫耐磨性能的儀器和方法,故常根據室溫磨損性能判斷高溫磨損性能,表面處理一般強化了模具鋼的表層組織,提高了耐磨性。但在服役條件惡劣的場合,表面處理可能加劇磨損。本文由 青島拋丸機 廠家整理

3)表面處理對模具鋼熱疲勞性能的影響更為復雜,與模具的受熱條件和應力狀態有很大關系。除粉末混人EDM處理可提高模具鋼的熱疲勞抗力外,其它表面處理對熱疲勞抗力的改善并不明顯。各種滲氮處理后表面裂紋的數量增多,硫氮共滲較滲氮、軟氮化的熱疲勞抗力要差。氧化處理有時有一定的效果。

4)不同的壓鑄、熱擠壓和熱鍛場合,綜合考慮模具的工作條件和主要失效方式,采用合理的表面處理工藝,才能收到良好的使用效果。