熱作模具鋼的熱疲勞性能是影響模具使用壽命的主要因素。對熱作模具鋼熱疲勞性能的研究現(xiàn)狀和評定方法進(jìn)行了闡述,分析了組織演變、裂紋萌生和擴(kuò)展對熱疲勞性能的影響。同時對影響熱疲勞性能的因素和改善熱疲勞性能的方法進(jìn)行了探討和總結(jié),并針對熱作模具鋼熱疲勞研究的趨勢進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020年09期 北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

H13熱作模具鋼不同熱疲勞循環(huán)次數(shù)后的碳化物形貌[25]

上海大學(xué)佟倩等[32]利用掃描電鏡研究了SDH3熱作模具鋼經(jīng)不同循環(huán)次數(shù)熱疲勞試驗后的裂紋萌生和擴(kuò)展行為，并提出熱疲勞裂紋是在三叉晶界交匯處萌生，然后沿著晶界慢慢擴(kuò)展，如圖2所示。由圖2可知，三叉晶界交匯處的孔洞型缺陷，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而激發(fā)了該區(qū)域顆粒的位錯源，通過位錯的運動造成了晶界交匯處的軟化而優(yōu)先出現(xiàn)熱疲勞裂紋。有研究者認(rèn)為，由于模具表面溫度的驟冷驟熱使得其表面溫度變化較大，而心部溫度變化較小，表心溫差產(chǎn)生塑性變形從而出現(xiàn)裂紋[3,33]。也有研究者通過計算機(jī)模擬得出:熱疲勞裂紋是在熱應(yīng)力的作用下而產(chǎn)生的，加熱時會產(chǎn)生壓應(yīng)力，而冷卻時產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而在熱疲勞循環(huán)中出現(xiàn)拉應(yīng)變與切應(yīng)變的循環(huán)[31]。Y10熱作模具鋼加熱和冷卻時沿徑向距離的熱應(yīng)力變化如圖3所示。該分布圖得出加熱時表現(xiàn)為壓應(yīng)力產(chǎn)生壓應(yīng)變，冷卻時拉應(yīng)力產(chǎn)生拉應(yīng)變，造成熱應(yīng)力分布不均。在熱循環(huán)過程中會由于熱應(yīng)力作用在表面產(chǎn)生柱狀裂紋并成軸向擴(kuò)展。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，柱狀裂紋慢慢粗化，并產(chǎn)生網(wǎng)狀分支，最終形成了熱疲勞裂紋[33]，因此熱作模具鋼表面熱疲勞裂紋的擴(kuò)展方向受熱應(yīng)力控制[20,33-34]。

有研究者認(rèn)為，由于模具表面溫度的驟冷驟熱使得其表面溫度變化較大，而心部溫度變化較小，表心溫差產(chǎn)生塑性變形從而出現(xiàn)裂紋[3,33]。也有研究者通過計算機(jī)模擬得出:熱疲勞裂紋是在熱應(yīng)力的作用下而產(chǎn)生的，加熱時會產(chǎn)生壓應(yīng)力，而冷卻時產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而在熱疲勞循環(huán)中出現(xiàn)拉應(yīng)變與切應(yīng)變的循環(huán)[31]。Y10熱作模具鋼加熱和冷卻時沿徑向距離的熱應(yīng)力變化如圖3所示。該分布圖得出加熱時表現(xiàn)為壓應(yīng)力產(chǎn)生壓應(yīng)變，冷卻時拉應(yīng)力產(chǎn)生拉應(yīng)變，造成熱應(yīng)力分布不均。在熱循環(huán)過程中會由于熱應(yīng)力作用在表面產(chǎn)生柱狀裂紋并成軸向擴(kuò)展。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，柱狀裂紋慢慢粗化，并產(chǎn)生網(wǎng)狀分支，最終形成了熱疲勞裂紋[33]，因此熱作模具鋼表面熱疲勞裂紋的擴(kuò)展方向受熱應(yīng)力控制[20,33-34]。Klobcˇar等[35-36]對壓鑄模具鋼熱疲勞裂紋周圍進(jìn)行EDS分析，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)在裂紋處的氧元素含量明顯高于其它位置，并由此推斷裂紋表面因高溫氧化而形成氧化層，由于氧化層熱膨脹率低且脆性大，在裂紋尖端產(chǎn)生較大的應(yīng)力，促進(jìn)了裂紋的擴(kuò)展。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]疲勞裂紋閉合效應(yīng)數(shù)值模擬方法研究[D]. 李學(xué)峰.西北工業(yè)大學(xué) 2005



本文編號：2933512