發(fā)布時(shí)間：2020-03-26 15:51

【摘要】：隨著國(guó)內(nèi)外模具工業(yè)的飛速發(fā)展,模具材料的服役的溫度和載荷也在不斷提升,對(duì)熱作模具鋼的性能也提出了更加嚴(yán)苛的要求。本論文所研究的4Cr4Mo2NiMnSiV鋼,作為鑲塊模具用鋼,不但要求其具有良好的強(qiáng)韌性,同時(shí)在高溫高擠壓高摩擦的工作條件下,也要求材料具有良好的高溫耐磨性和抗氧化性能。本文通過分析合金元素對(duì)材料性能的影響,設(shè)計(jì)新的鋼種。利用光學(xué)顯微鏡,掃描電鏡以及拉伸、沖擊試驗(yàn)機(jī)等分析測(cè)試手段技術(shù)來研究材料的組織及力學(xué)性能,優(yōu)化熱處理工藝。同時(shí)對(duì)合金鋼的高溫磨損及高溫氧化性能進(jìn)行研究。對(duì)鑄態(tài)合金鋼的不同熱處理后性能研究表明:試驗(yàn)鋼在鑄態(tài)條件下:硬度為53.8HRC,抗拉強(qiáng)度、延伸率分別1200MPa和4.5%。鑄態(tài)組織中存在較為嚴(yán)重的枝晶偏析,材料經(jīng)過830℃保溫5h后爐冷的退火處理后,硬度值為32.5HRC,材料組織中可以看到在珠光體基體上彌散的分布著細(xì)小的碳化物顆粒�？梢宰鳛椴牧系淖罴杨A(yù)處理工藝。合金鋼的最佳單液淬火+回火工藝:1000℃奧氏體化30min,油淬,590℃回火2h,二次回火,此時(shí)材料硬度為53.6HRC,抗拉強(qiáng)度為1544.6MPa,延伸率為7.22%;最佳等溫淬火+回火工藝:950℃奧氏體化30min,350℃鹽浴3h,300℃回火2h,二次回火;此時(shí)材料硬度為44.3HRC,抗拉強(qiáng)度為1562.7MPa,延伸率為8.45%。對(duì)合金鋼的高溫磨損性能研究發(fā)現(xiàn):合金鋼的硬度、顯微組織對(duì)其磨損率和摩擦系數(shù)能都有一定影響,馬氏體+貝氏體復(fù)相組織具有較高的耐磨性。隨著實(shí)驗(yàn)溫度的升高,合金鋼的磨損性能也有所變化,在200℃時(shí)試樣鋼的磨損率最大,隨后開始降低。高溫磨損的磨損表面上存在著大量的細(xì)小顆粒,XRD分析表明主要成分為Fe_2O_3,Fe_3O_4;通過對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),馬氏體+貝氏體組織的合金鋼具有最好耐磨性,其次為馬氏體合金鋼,而參與對(duì)比的H13鋼(C:0.4,Cr:5.15,Mo:1.45,V:0.9,Si:1.04)耐磨性要低于合金鋼。在600℃、700℃大氣環(huán)境下對(duì)材料進(jìn)行了200h的高溫氧化實(shí)驗(yàn),其中H13鋼單位時(shí)間氧化增重最少,等溫淬火合金鋼次之,單液淬火合金鋼增重最多。XRD結(jié)果表明,在600℃氧化時(shí),氧化層產(chǎn)物多為Fe的氧化物;700℃氧化時(shí)氧化層出現(xiàn)了不同種類的Ni,Cr氧化物以及鐵的氧化物。
【圖文】：

第 1 章 緒論氧化物的過程，可以用式（1-1）的表達(dá)式來描述：xM+y/2O2 MxOy（1-1）式中 M 表示發(fā)生氧化的金屬（合金，金屬間化合物，純金屬），O2可以是純氧也可含有氧氣的其它干燥氣體。氧原子會(huì)不斷地在金屬晶格內(nèi)擴(kuò)散并溶解，直至晶格內(nèi)量達(dá)到飽和，當(dāng)金屬和氧的親和力足夠大時(shí)，表面的金屬離子和氧原子就會(huì)形核，晶核長(zhǎng)大后就形成了金屬表面的氧化膜[26]。金屬的高溫氧化大致可以分為五個(gè)階段，如圖 1.1 所示。在氧化的開始階段，子不斷的撞擊金屬表面，被金屬吸附，這兩個(gè)階段主要依靠范德華力來完成，之分子開始分解成原子，此時(shí) O 原子核內(nèi)的電子發(fā)生化學(xué)吸附。隨后便進(jìn)入了氧化膜成和長(zhǎng)大階段。

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文實(shí)驗(yàn)測(cè)試。2.2 實(shí)驗(yàn)流程本課題根據(jù)材料設(shè)計(jì)→工藝優(yōu)化→性能測(cè)試的材料設(shè)計(jì)原則，先依據(jù)背景資料了解所需鋼的性能要求，設(shè)計(jì)合理的合金成分。再用熱力學(xué)軟件對(duì) CCT 曲線的模擬測(cè)試，輔助選擇合理的熱處理工藝。在性能檢測(cè)方面，選擇基礎(chǔ)組織測(cè)試（金相與 SEM），，常溫力學(xué)性能測(cè)試（硬度、常溫拉伸測(cè)試及常溫沖擊試驗(yàn)），高溫氧化性能測(cè)試、高溫磨性能損測(cè)試以及化學(xué)腐蝕性能測(cè)試。具體工藝流程如圖 2.1 所示：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG142.45;TG161

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2601647