32500字硕士毕业论文热处理对模具钢结构性能的影响

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：32500字

论点：回火,淬火,模具

论文概述：

为了提高我国模具工业的技术水平，充分发挥现有材料的潜力，非常有必要的对模具钢的热处理工艺及技术进行全面深入的研究。本课题选取当前生产中应用最为广泛的PZo塑料模具钢和H13热作模

论文正文：

介绍

1.1简介
工业技术的快速发展对降低产品生产成本、提高生产效率和产品质量、提高原材料利用率提出了更高的要求。为此，国内外制造业广泛采用各种先进的非切削和少切削技术，如精冲、精锻、压铸、冷挤压、热挤压和等温超塑成形。这些新技术的应用促进了模具工业的快速发展。目前，中国模具工业的总产值已位居世界第三，仅次于日本和美国。尽管中国模具工业发展迅速，但现阶段仍不能完全满足国内需求。每年，中高档模具仍然需要从国外大量进口。目前，与一些发达工业国家相比，我国的模具技术和模具寿命仍有很大差距，迫切需要采取多种方式提高模具寿命。要提高模具的使用寿命，可以从提高模具材料的性能、模具的设计制造水平、模具的热处理工艺和模具的维护水平入手。热处理对模具的性能有重要影响。热处理可以使模具钢具有必要的强度和韧性，大大提高模具的使用寿命。因此，为了提高我国模具工业的技术水平，充分发挥现有材料的潜力，对模具钢的热处理工艺和技术进行全面深入的研究是非常必要的。塑料模具和热加工模具是目前我国模具工业中的两种主要模具，在模具工业中占有重要地位。
热加工模具的工作条件极其苛刻和复杂。它们都与加热的坯料或甚至液态金属直接接触，在使用过程中需要反复加热和冷却，并且还承受冲击载荷。因此，为了满足热加工模具的使用要求，热加工模具钢的性能要求非常高。目前，热作模具的常见问题是高温磨损、冷热疲劳失效和局部强度不足引起的坍塌。为了解决这些问题，有必要研究和开发新型热作模具钢材料。然而，在现有材料的基础上，通过热处理和表面处理来改善和提高模具的各项性能指标，延长模具的使用寿命也是极其重要的。近年来，塑料工业发展迅速，已成为钢铁、水泥和木材等现代社会的四大基本材料。大量塑料制品需要模压成型，这推动了塑料模具的快速发展，其产值在整个模具行业占据第一位。目前，塑料模具主要向大型化、高精度化和复合化方向发展。这就对模具材料的性能提出了越来越高的要求。因此，需要开发性能更好的新型塑料模具钢。此外，先进的冶炼工艺、锻造轧制工艺和优化的热处理工艺可以提高模具钢的性能，延长塑料模具的使用寿命。

1.2热作模具钢的发展
传统上，我国热作模具钢主要有SCRMMO、SCRIMO和3CrZw8V。SCRMMO主要用于小型热锻模具，SCRIMO主要用于大中型热锻模具。然而，由于这两种钢缺乏淬透性和硬化能力，它们的热稳定性也很差，不适用于横截面较大或温度较高的热锻模具
2p20塑料模具钢调质组织和性能研究。3crZwsv钢具有很高的热稳定性和高达650℃的使用温度，以前广泛用于黑色和有色金属热挤压模具以及铜和铝合金压铸模具。然而，这种钢的低热导率导致冷热疲劳性能差，模具的使用寿命不长。现在它已经逐渐退出市场。目前，由于被加工材料加工难度的增加、锻压机能力的提高以及被加工零件形状的复杂性，对热作模具钢的性能要求越来越高。为了适应这种变化，提高热作模具钢的性能，国内外研究人员经过多次研究和试验，相继开发出一些综合性能高的热作模具钢。传统的热锻模具钢SCrMnMO和SCrNIMO在大截面和高温下热稳定性、热疲劳和淬透性不足。我国已开发出大截面热锻模具钢如SCrZNIMoVSi、45CrZNIMoVSi和3CrZMoWVNi。这种钢的淬透性和热稳定性明显提高。其中，45CrZNIMoVSi钢经淬火回火后，在500x500mm断面上表面和芯部硬度几乎保持不变，测得的45crznimovsi钢高温性能优于scrNIMo钢。国外有代表性的高淬透性热锻模具钢等级包括国际标准150中的40纳米镍磷7和法国国家标准中的_ 40纳米碳16。适用于制造大模块截面的大型锻模，其淬透性高于普通锻模钢。SCrMnMO和SCrNIMO在中小型锻造模具上的高温性能难以满足模具表面工作温度较高的要求。因此，我国开发了3Cr3Mo3VNb和4Cr3Mo3w4VNb等新型中小型热锻模具钢。与传统的中小锻模具钢相比，这两种钢淬透性高、热稳定性好、过热敏感性低、淬火加热温度宽、不易回火脆性。这些性能的提高主要是由于钼含量的增加和钒铌的加入。此外，4Cr3Mo3w4VNb钢还含有比3Cr3Mo3VNb钢更高的W，这进一步提高了其高温强度和热稳定性。

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2.1简介
近年来，中国模具工业发展迅速。目前，中国的模具总产值在世界上排名第三，仅次于日本和美国，塑料模具的产值在模具总产值中占据第一位t63]。P20(3cr2Mo)塑料模具钢是目前国内外应用最广泛的塑料模具钢。它具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、切削性能和抛光性能，主要用于大型、精密、复杂的注塑模具。P20模具钢是一种预硬化塑料模具钢。为了避免模具在热处理过程中变形和开裂，在模具制造前需要进行预硬化处理。其预硬化硬度通常在28-35HRC的范围内，P20在该范围内具有良好的可加工性。为了提高PZo塑料模具钢的预硬化质量，研究了PZO钢的调质组织，测量了调质硬度，优化了预硬化工艺。
在实验之前，对25个样品进行处理并分成五组。同一组在相同的温度下淬火。淬火后进行显微组织观察和硬度测量。回火淬火样品后，在相同温度下淬火的同一组样品在不同温度下回火。回火后进行显微组织观察和硬度测量。为了制备金相样品，首先用水砂纸将样品块的一个表面从粗磨到细磨，然后用金刚石抛光膏手工抛光，最后用4%硝酸乙醇溶液腐蚀抛光表面。淬火工艺:淬火温度分别为800℃、830℃、860℃、890℃和920℃。样品放入炉膛后，炉膛温度将会降低。温度再次恢复后，计时保温开始30分钟。油从炉中排出后迅速加入并持续搅拌。20#机油用于淬火。为了防止钢表面氧化脱碳，样品在入炉前涂上洛阳厂家生产的FTY抗氧化脱碳涂料。

2 P20塑料模具钢的调质组织...................19-29
2.1导言...................19
2.2实验材料和方法...................19-20
2.3测试结果和分析...................20-28[/比尔/] 2.4概述...................28-29
3正交试验法在H13热作模具钢热加工中的应用...................29-43
3.1导言...................29
3.2实验材料和方法...................29-32
3.3实验结果和分析...................32-41
3.4...................41-43
4 P20塑料模具钢两相区热处理开...................43-62
4.1导言...................43
4.2试验材料和方法...................43-45[/溴/] 4.3测试结果和分析...................45-60
4.4概述...................60-62

结论

(1)P20钢在800-920℃淬火获得的板条马氏体和淬火后的晶粒尺寸随淬火温度的升高有粗化的趋势，但在890℃时粗化不明显。因此，P20钢的淬火温度为860℃。随着回火温度的升高，P20钢的回火硬度降低。在马氏体板条边界沉淀的条状或棒状碳化物断裂，碳化物越来越多地沉淀并逐渐球化和聚集。结果表明，随着回火温度的升高，板条边界逐渐变得模糊，部分板条合并变宽。这些回火工艺的变化导致回火后材料硬度降低。P20钢在620℃回火后的回火硬度为32.8-35。SHRC，能够满足预硬化硬度的要求。830-890℃淬火后620℃回火时的回火硬度几乎不受淬火温度的影响，有利于工厂组织生产。因此，P20钢的热处理工艺为860℃x3Omin淬火+620oCxlh回火。
(2)对H13拉伸正交试验结果进行方差分析。结果表明，除第一次回火温度对屈服强度没有显著影响外，淬火和回火温度对材料的强度指标有显著影响。除二次回火温度对断面收缩率有显著影响外，淬火和回火温度对其他塑性指标没有显著影响。H13淬火后获得板条马氏体组织。随着淬火温度的升高，硬度先升高后基本保持不变。淬火温度为1040℃。回火硬度和拉伸试验数据分析表明，淬火温度越高，回火稳定性越好。两种不同温度回火后的回火硬度主要由较高的回火温度决定。最高回火温度为600℃时，回火材料的综合力学性能较好，第二回火温度低于600℃的两次回火后的力学性能优于第一回火温度低于600℃的两次回火。因此，认为1040℃淬火的热处理工艺，第一次回火温度为600℃，第二次回火温度为580℃，将使材料获得良好的综合性能。

参考
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