论文部分内容阅读
模具钢是制造模具的主要材料,在现代工业中得到广泛应用。根据工作条件的不同,模具钢又可分为使金属在冷态下成形的冷作模具钢及在热态下成形的热作模具钢。Cr12MoV钢是现在应用最广泛的一款冷作模具钢,其淬透性好,热处理变形小,回火后硬度可达HRC58,适合制作承受重负荷、生产批量大、形状复杂的冷作模具。由于Cr12MoV钢铸态中有严重的网状共晶碳化物割裂了基体材料,因此制造冷作模具的工艺十分复杂,需要对原材料进行复杂的改锻和热处理改善材料性能,然后机加工成所需要的具体形状,这些都会消耗大量的能源和时间,同时造成贵重金属原料的浪费。因此随着研究的深入,希望直接开发出新的“以铸代锻”工艺,取消锻造,直接铸成模具或模坯,节约能源,减少金属损耗,缩短生产周期,节省制造成本。本文主要研究了硅铁稀土变质处理对Cr12MoV钢的影响。用消失模铸造Cr12MoV钢铸块时,添加不同含量的硅铁稀土合金,观察其金相组织形态和硬度值以及冲击韧性的变化。试验结果表明:硅铁稀土作为变质剂可以明显提高Cr12MoV钢性能。铸态下原有的网状共晶碳化物基本实现断网,碳化物分布更加均匀。热处理过程中碳化物形态和分布的改善,发生明显的断网,块状、粒状碳化物增多,且分布均匀。稀土添加量在0.4%以下时,材料金相组织和硬度值以及元素偏析随着稀土含量增加而迅速改善,稀土添加量高于0.4%时,材料的这些性能随稀土增加变化不明显。硅铁稀土合金的变质处理可以使Cr12MoV铸钢内共晶碳化物完全断网,硬度值达到HRC60,冲击韧性达到12 J/cm~2,基本可以实现替代部分锻件。硅铁稀土合金的添加对Cr12MoV钢线收缩率基本没有影响。考察Cr12MoV钢的铸造成型的工艺,用华铸CAE模拟材料钢的铸造充型凝固过程。发现在所选用的模块中受铸件形状和材料性能的约束,铸件中的缩松很难完全消除。比较不同位置和大小的浇冒口形状,总结出能获得最优的铸造结果的浇冒口尺寸为110×85×80mm,放置在固定面根部位置,这能使铸件缩孔的尺寸和数量保持在最小。浇注温度的提高对充型过程的影响不大,只会增加浇冒口内的缩孔,而对自身铸件的影响不大,只需选用最低浇注温度1500℃。