表面织构对H13模具钢激光熔覆残余应力影响分析

在H13模具钢多层激光熔覆过程中,通过预置表面织构以降低激光熔覆后模具钢熔覆层的残余应力,减少其裂纹的产生。首先,对待加工表面进行预处理,预置正方形表面织构,并利用Ansys软件APDL语言模拟激光熔覆过程,对熔覆过程中的温度场和应力场进行了耦合分析研究;其次,结合正交实验模拟结果研究预置织构对激光熔覆层温度场和残余应力的影响;最后,进行实验测定。研究结果表明,对正交仿真实验结果进行均值化分析可知,最优熔覆参数为激光功率P=400 W,扫描速率v=20 mm/s,激光光斑半径R=0.8 mm,影响熔覆层残余应力的影响程度顺序依次为激光功率>激光光斑半径>扫描速率。将最优参数下有、无织构的仿真及实际加工结果进行对比,仿真结果中有织构激光熔覆后工件表面的残余应力降低了25.96%,实际熔覆后有织构工件表面的残余应力18.55%。因此通过在H13模具钢基体表面预置织构的方法,可以降低熔覆层残余应力,从而减少或消除裂纹的产生,在利用激光熔覆进行模具再制造过程中可以起到积极有效的作用。

H13钢模具冲头早期断裂原因

在对某钻杆接头进行锻造加工时,H13钢模具冲头发生早期断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、硬度测试、金相检验等方法分析其早期断裂原因,并结合实际工况,对断裂冲头进行有限元热模拟试验。结果表明:冲头断口呈塑性断裂特征,在接头冲模成型时,冲头在接头内部停留时间过长,使冲头温度超过700℃,内部组织发生了转变,强度急剧降低,最后导致冲头发生拉拔塑性断裂现象。

预回火工艺对H13钢组织和性能的影响

对淬火后H13钢进行620,640,660,680℃下保温10,20,40min的预回火与600℃保温120min回火处理,并以常规回火(二次600℃保温120min回火)为对照,研究了预回火工艺对H13钢组织和性能的影响。结果表明:随着预回火温度提高或保温时间延长,H13钢中马氏体分解程度增加,残余奥氏体数量减少,析出碳化物尺寸增大,位错密度降低,H13钢的硬度降低,冲击吸收功增大;与常规回火相比,620,640℃下预回火10~20min+600℃回火后H13钢的位错密度更高,660,680℃下预回火10~40min+600℃回火后H13钢的的位错密度更低,660℃下预回火10~40min+600℃回火处理可以同时提高硬度和冲击韧性,其原因是较低位错密度和较小尺寸回火析出相的共同作用。

激光硬化与渗氮复合处理H13钢组织与性能

通过激光淬火/离子渗氮复合方法对H13钢进行表面改性处理,从而提高其表面的性能.利用X射线衍射技术、光学显微观察、扫描电子显微观察、能谱分析技术、显微硬度和纳米测试系统以及高频往复磨损试验,分别研究了离子渗氮、激光淬火、以及激光淬火与离子渗氮复合处理对H13钢改性层组织结构、力学性能、摩擦磨损性能的影响过程和影响机理.结果表明:复合处理工艺可以显著改善改性层的综合性能.和单一渗氮处理相比,复合处理改性层硬度和有效硬化层深度分别从1180 HV和80μm提高至1360 HV和550μm,摩擦系数和磨损率分别从0.68和5.78×10^(-8)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)降低至0.59和1.35×10^(-8)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1).试样的硬度和耐磨性显著增加,平均摩擦系数明显降低.

H13热作模具钢表面强化层耐磨性能研究进展

H13钢被广泛用于铝合金、镁合金等金属的热挤压模和压铸模,服役环境恶劣,常规处理淬、回火后,耐磨性严重不足,易导致热疲劳裂纹的产生,从而影响模具使用寿命和产品质量。对H13热作模具钢表面进行强化是提高耐磨性及服役寿命的有效手段。综述了国内外关于H13热作模具钢表面强化的研究现状及进展,并对H13模具钢表面改性技术发展方向做出展望。

氮氢比对H13钢离子渗氮组织和耐磨性能的影响

针对H13钢离子渗氮精密热锻模具出现早期疲劳裂纹或龟裂问题,开展温度520℃、气压250 Pa、不同氮氢比条件下的离子渗氮试验,以考察渗氮气氛中氮氢比对渗层组织及耐磨性能的影响规律。利用X射线衍射仪、共聚焦显微镜、扫描电镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机分析不同氮氢比渗氮后渗层的相结构、显微组织、显微硬度及耐磨性能。结果表明:渗氮时间3 h、氮氢比为1∶3、1∶4、1∶5时,渗层物相主要由ε-Fe_(2-3)N、γ′-Fe_(4)N、α_(N)-Fe(N)相组成,氮氢比为1∶8时渗层物相主要为γ′和αN相;渗层深度及硬度随渗氮气氛中氮浓度降低而减小,氮氢比为1∶8时,延长渗氮时间可增加渗层厚度,在60μm渗层深度内硬度可达800~900 HV_(0.1)。氮氢比为1∶3、1∶4的渗层的磨损机理以疲劳磨损为主;氮氢比为1∶5、1∶8的渗层的磨损机理以磨粒磨损为主。采用氮氢比为1∶8对H13钢进行离子渗氮,渗层中无化合物层和脉状组织,渗层可获得适中的硬度和较佳的韧性,具有较好的耐磨性能。

含氮H13热作模具钢的热变形行为及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机,对含氮的H13热作模具钢开展了不同温度以及单道次的单向压缩试验,研究了其在应变速率为0.01~10 s^(-1)、变形温度为900~1250℃条件下的热变形行为,并根据高温应力-应变曲线,运用双曲正弦函数理论建立了该钢的本构模型,并根据动态材料模型确定了其在不同应变下的热加工图。结果表明:高温热压缩变形状态下,含氮H13热作模具钢的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的降低而减小,当变形温度高于1100℃,应变速率小于0.1 s^(-1)时,含氮H13热作模具钢的流变应力曲线表现为动态再结晶特征;含氮H13热作模具钢的热变形激活能为610.23 kJ/mol,适合的热加工工艺范围为1100~1250℃,应变速率0.8~10 s^(-1)。

m6A甲基转移酶ZC3H13在肿瘤中的研究进展

N6-甲基腺苷(m6A) RNA修饰在肿瘤的发生发展中起着非常重要的作用。m6A的写入器、擦除器和读取器在m6A修饰中发挥重要的生物学作用。越来越多的研究证实m6A基因的异常跟癌症的发生发展密切相关。ZC3H13在多种系统肿瘤中异常表达,且与肿瘤的恶性程度密切相关。本研究就m6A甲基转移酶ZC3H13在各系统肿瘤中的研究进展进行综述。

La处理对H13热作模具钢中夹杂物的影响

采用真空感应炉熔炼H13模具钢,在氩气保护下加入稀土镧处理钢液并浇铸成钢锭,研究了La处理对H13钢中夹杂物转变的影响。结果表明,La对H13钢中夹杂物具有很好的改性效果,随La含量的提高,夹杂物的数量呈上升趋势,夹杂物的平均尺寸先减小后增大。不添加稀土时,H13钢中夹杂物主要为Al_(2)O_(3)和MnS;当H13钢中w[La]为0.016%时,钢中夹杂物以La_(2)O_(2)S为主;当w[La]为0.045%和0.073%时,钢中夹杂物主要为LaP和La_(2)O_(2)S。热力学计算表明,在1600℃下钢液中,La处理后夹杂物的转变过程为Al_(2)O_(3)→LaAlO_(3)→La_(2)O_(2)S。在凝固过程中,钢液中首先析出La_(2)S_(3),当温度继续降低,LaP开始在La_(2)S_(3)和La_(2)O_(2)S表面析出,最终形成复合夹杂物La_(2)O_(2)S-LaP和La_(2)S_(3)-LaP。

H13热作模具钢热处理工艺研究

采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及拉伸试验等设备研究了不同淬火温度和回火温度对H13热作模具钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明:通过进行二次回火处理,并适当降低回火温度,可以有效地析出更多细小、弥散分布的碳化物,并充分释放淬火应力。H13热作模具钢的硬度和强韧性得到了显著提升。在淬火温度为1 000℃、回火温度为520℃进行二次回火时的力学性能较好,回火马氏体尺寸较小,组织分布更均匀。此条件下的硬度为487 HV,抗拉强度可达到1 779 MPa,伸长率为11.5%。通过拉伸断口形貌的分析可看出,经过回火工艺处理后的样品断口呈现出大量的韧窝,其断裂特征表现为典型的韧性断裂。此外,还对H13钢在520~600℃回火过程中的软化行为进行了动力学建模。

H13模具钢电子束选区熔化热行为的模拟研究

为了提高H13模具钢在电子束选区熔化技术过程中成型件的表面质量,并探明其成型过程缺陷问题的原因,文章基于离散元法建立了随机分布的金属粉末床模型,对熔体的热流体动力学行为进行数值模拟。单道结果表明,当电子束功率从600 W提高到1 080 W,扫描速度为1.5 m/s时,单道熔池平均深度从15.2μm增加到49.2μm,单道熔池宽度从79.2μm增加到140.1μm,同时发现电子束功率为960 W,单熔道形貌表面质量最好。双道结果表明,Z型扫描路径会导致熔道的一端形貌粗糙,S型扫描路径熔道内易形成热量累积现象。当电子束能量较低时,会出现球化效应和单道不平直现象。当电子束能量较高时,熔道易出现热量累积现象,影响后续的熔道形貌和尺寸。

基于遗传算法NSGA-Ⅱ的H13模具钢深孔加工参数优化

针对枪钻深孔钻削H13模具钢刀具磨损快、加工温度高的问题,以枪钻切削速度、进给量、外刃第一后角为优化对象,并以钻削轴向力和刀具温度为评价指标,设计了BBD响应面优化试验,建立有限元仿真模型,获得轴向力和刀具温度的二次多项式回归方程,最后采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化求解非劣解集,与响应曲面优化结果相结合得到唯一解。结果表明:最终优化解切削速度为832.21r/min、进给量为0.011 2 mm/r、外刃第一后角为9.35°,轴向力和切削温度较低,此时钻削稳态平均仿真轴向力为611.2 N,实际轴向力为592.7 N;仿真温度为279.3℃,实际温度为321.1℃,为实际加工生产提供了参考方案。

激光熔化沉积H13钢微观组织及力学性能研究

激光熔化沉积技术在模具修复行业有着巨大应用前景,而沉积部件的微观组织和力学性能随激光参数变化的规律对模具修复工艺窗口的选择具有重要意义。采用激光熔化沉积技术制备了H13钢,研究了不同激光功率和扫描速度下H13钢沉积层微观组织演变及其对力学性能的影响。结果表明,激光功率一定时,随着扫描速度由400 mm/min增加到600 mm/min,马氏体尺寸细化,含量增加,沉积层的硬度提高约3%、塑性降低约1%,而强度先增加后减少;缺陷增多导致其与基体的结合强度下降约20%。扫描速度一定时,随着激光功率由1800 W增加到2200 W,马氏体尺寸增大、含量减少,沉积层硬度降低约5%,强度和塑性分别提高约34%和2%;同时缺陷减少使得结合强度提高约58%。

H13热作模具钢断裂原因分析及热处理工艺改进

对H13热作模具钢在其生产加工的过程之中产生的断裂缺陷进行了研究,对断裂试样进行金相组织观察等检测,发现断裂原因是其热处理工艺不佳。使用JMatPro软件对H13热作模具钢组成进行模拟,对其在不并在同温度下的相进行研究和分析,快速确定其最佳的热处理工艺参数范围为在1,030℃下进行高温正火后在球化退火,并且淬火温度设为1,000℃~1,040℃,回火温度不高于580℃。

电火花加工对H13钢表面完整性及力学性能的影响

对H13钢进行电火花加工,研究了电火花加工对其微观形貌、物相组成、残余应力、显微硬度和冲击性能的影响。结果表明:电火花加工后H13钢表面出现熔融颗粒、陨石坑、孔洞、微裂纹等缺陷,截面分为白亮层、热影响区、回火区和基体;白亮层中存在柱状晶、柱状树枝晶、等轴晶、共晶组织等,显微组织包括马氏体、残余奥氏体、Fe_(3)C、Fe_(7)C_(3)、(Cr,Fe)_(7)C_(3)、Fe_(0.3)Mn_(2.7)C等相;相比基体,白亮层中的碳元素和残余奥氏体含量增加;电火花加工后H13钢表层的残余应力和显微硬度均高于基体,且随着距表面距离增加,均先增大后减小,最大分别为575 MPa、647.3 HV;电火花加工后H13钢的冲击功比磨削加工后下降了35.56%,冲击断口出现大量撕裂棱,还有韧窝、解理面、大尺寸剥离面,为准解理断裂。

H13模具钢电渣锭中夹杂物的类型以及分布规律分析

使用2t电渣重熔炉进行H13模具钢的制备。结合热力学计算、实验观察与统计分析,系统地研究了熔速为0.12kg/s条件下H13模具钢在电渣锭中的夹杂物类型、尺寸、形貌以及分布规律。结果表明,H13模具钢中主要的夹杂物类型为MgO·Al_(2)O_(3)和球形的CaO·MgO·Al_(2)O_(3)。在电渣重熔过程中,MgO·Al_(2)O_(3)夹杂物会演变为MgO·Al_(2)O_(3)+CaO·Al_(2)O_(3)混合类型夹杂物或者CaO·MgO·Al_(2)O_(3)类夹杂物。同时,会有少量的S以各类夹杂物为形核质点进行析出,析出的成分主要为CaS,生成CaS包裹的CaO·MgO·Al_(2)O_(3)类夹杂物。在电渣锭中夹杂物尺寸主要以<5μm为主,5~<10μm的夹杂物较少,≥10μm的夹杂物仅有少量存在。这与电极中夹杂物的分布类似,但总体的夹杂物数量有所减少。径向分布呈现先增加再减少的趋势,在二分之一半径附近出现夹杂物的富集。

不同结构参数对铣刀铣削H13淬硬材料性能的影响

为了更好探究不同结构参数对铣刀铣削H13淬硬材料性能的影响,选用直径与圆弧半径均相同的三种硬质合金铣刀,设定不同的切削螺旋角、周刃前角以及周刃后角,选用立式加工中心对H13淬硬材料进行加工,收集与分析三种不同结构参数刀具的切削力、断屑性能以及磨损量,结果表明当刀具周刃前角和后角等变大时,刀具切削力会越来越小,同时周刃前角对刀具切削力的影响更大;切削螺旋角对铣削温度的影响最大,当切削螺旋角为30°时切削温度最小;当铣刀的周刃前角较大时,能够更好将切屑排除出去,并减小切削力,降低磨损量。

H13钢电渣锭起弧端气孔产生原因与控制

H13模具钢是热作模具钢中应用最为广泛的材料之一。我国正处在模具钢产品飞速发展阶段,产品性能与国际先进企业相比存在较大差距,提高产品质量、降低生产成本、提高竞争力是模具钢企业发展的重中之重。张宣科技在完成特材产线建设后,将H13模具钢作为主研产品,但在研发过程中电渣锭起弧端内部出现气孔现象,气孔直径6~20 mm,数量较多且分布不均匀,无法满足下道工序对坯料钢锭的制备要求,只能通过切除电渣锭起弧端气孔后方可使用,造成了电渣锭起弧端切损大、成材率低、成本居高不下的情况。为此,张宣科技分析了H13模具钢电渣锭起弧端气孔产生的原因,对原辅料、设备、生产准备工艺进行筛查试验,找到了气孔产生的关键原因是氢含量高,并提出渣料烘烤、电极锭制备、设备设施干燥、优化起弧化渣工艺和渣系等措施。通过不断试验及生产工艺优化,彻底消除了H13模具钢电渣锭起弧端内部气孔缺陷,电渣锭产品质量得到大幅提升,电渣锭成材率提高近10%。

CaF_(2)-Al_(2)O_(3)-CaO渣系对H13热作模具钢电渣锭冶金质量的影响

模具钢的组织与性能是影响模具使用寿命的关键因素。电渣重熔是目前高端模具钢锭生产的主流工艺,而渣系对电渣锭的纯净度、夹杂物水平和成分偏析等均有较大影响。本研究设计了3种不同配比的CaF_(2)-Al_(2)O_(3)-CaO渣系,利用金相显微镜、扫描电子显微镜等检测手段研究了渣系对电渣锭脱硫率、气体含量、带状组织和冲击功等的影响,并分析了不同渣系生产的H13钢电渣锭组织与冲击性能。结果表明,使用48%CaF_(2)-23%Al_(2)O_(3)-23%CaO和38%CaF_(2)-28%Al_(2)O_(3)-28%CaO渣系生产出的电渣锭的夹杂物水平高,且钢中各类夹杂物评级均低于0.5级。采用38%CaF_(2)-28%Al_(2)O_(3)-28%CaO渣系生产的H13钢电渣锭,成分偏析和带状组织减少,横向无缺口冲击功达到384.67 J。

基于超声波探伤的H13模具钢心部缺陷检测方法

常规的H13模具钢心部缺陷检测方法主要通过结合机器视觉等算法,对扫描到的模具图像进行识别与检测,由于忽略了时域特征信息中的干扰项,导致缺陷检测精度较差。为此,基于超声波探伤技术的优势,以H13模具为例,对其钢心部缺陷尝试多种方法检测。先使用经验模态分解软阈值方法对H13模具的钢心部缺陷超声波进行去噪处理,并对超声波能量特征进行获取。然后结合时间窗函数,对时域特征信息进行提取,针对回波信息中的时域特征信息数据进行解析,从而获取高维时域特征,并采用瞬时关联函数,剔除掉高维特征数据中的分布干扰成分。最后,通过结合支持向量机,构建出最优分类超平面,将超声波时域特征信息作为支持向量机的输入数据,构建用于缺陷检测的最优分类超平面,将最优超平面所训练的目标设置为分类误差,构建出缺陷检测模型,实现H13模具钢心部缺陷检测。通过测试结果表明,对H13模具钢心部进行缺陷检测时,检测结果的查全率最高为0.73%,检测精度较高,具有较好的应用效果。