4Cr13塑料模具钢锻造工艺研究

运用模拟软件对4Cr13塑料模具钢锻造工艺进行数值模拟,最终优化了锻造工艺,满足了用户的技术要求。

回火温度对4Cr13塑料模具钢组织与耐蚀性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、硬度测试及CS350电化学工作站等试验分析手段,研究了回火温度对4Cr13塑料模具钢的显微组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着回火温度的升高,马氏体的板条形态基本不变,碳化物先呈细小弥散颗粒状析出,后逐渐聚集长大呈片状,碳化物的聚集长大会降低4Cr13钢的耐蚀性能,其中300℃回火的4Cr13钢的耐蚀性最好。综合考虑,4Cr13钢应在200~300℃回火,且应避免在二次硬化峰附近的温度回火。

40Cr13塑料模具钢连续冷却相变行为

连续冷却相变行为对制定钢的热处理工艺具有重要指导意义,采用热膨胀法开展了40Cr13模具钢不同冷却速率(0.5~20℃/s)连续冷却相变曲线的测定,利用扫描电镜和显微硬度仪分别对不同冷速下相变后的材料组织形貌和维氏硬度进行检测分析,在高温共聚焦激光显微镜(HTCLSM)下对其相变行为进行原位观察,结果表明,40Cr13模具钢的临界转变点Ac_1为836℃,Ac_(3)为903℃;在0.5~20℃/s的冷却速率范围内均出现马氏体相变,随着冷速增加,钢中碳化物的分布更加均匀。当冷速由0.5℃/s增大到3℃/s时,样品平均硬度值由417HV提高到550 HV,随着冷速继续增加,样品平均硬度值最终稳定在560~580 HV。对冷却速率(v)和维氏硬度(H_(v))进行拟合,拟合公式为H_(v)=564.49-(185.78)/(exp(v-1.88))。当冷却速率为3℃/s时,HTCLSM下观察到马氏体开始转变温度为214.5℃,随着温度降低马氏体数量增加,马氏体板条沿不同方向生长,且同方向的板条厚度减小。

淬火温度对40Cr13塑料模具钢耐腐蚀性能的影响

对40Cr13塑料模具钢进行不同温度(960,1020,1080,1140℃)淬火处理,研究了淬火温度对该钢组织与硬度的影响,然后进行200℃的低温回火处理,通过浸泡试验与电化学测试研究了其耐腐蚀性能。结果表明:不同温度淬火后,试验钢组织均为淬火马氏体、碳化物与少量残余奥氏体;随着淬火温度的升高,组织变得粗大,碳化物减少,当淬火温度为1140℃时,组织中存在沿奥氏体晶界析出的网状碳化物;随着淬火温度的升高,试验钢的硬度先增加后减小。当淬火温度由960℃升高到1080℃,经回火后试验钢在FeCl_(3)溶液中的腐蚀速率减小,试验钢表面点蚀孔直径变小,数量增多,但深度变浅;试验钢在NaCl溶液中的自腐蚀电位增大,自腐蚀电流密度降低,腐蚀速率减小,腐蚀倾向降低;最佳淬火温度为1020℃,此时淬火马氏体组织较细小,硬度最大,回火后试验钢的耐腐蚀性能较好。

高镜面塑料模具钢Cr4Ni3MnCuAl热处理工艺的研究

采用OM、SEM、硬度测试分析方法,研究了不同固溶温度、冷却方式和不同时效温度对Cr4Ni3MnCuAl钢组织和硬度的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,固溶硬度呈现先升高后降低的趋势,固溶油冷硬度高于固溶空冷硬度约1.1HRC。固溶冷却后的组织以板条马氏体为主,880尤为最佳的固溶温度。在200℃-610℃范围内时效4h,时效硬度呈现出先升高后降低的趋势。时效4 h可为钢材提供约6.2HRC的硬度增量。520℃时效后得到的组织为板条马氏体+少量粒状贝氏体+少量残余奥氏体。从组织和硬度方面综合评价,880℃固溶油冷+520℃时效为Cr4Ni3MnCuAl钢的最佳热处理工艺。

4Cr13模具钢探伤缺陷的成因分析及控制

针对某公司模铸产线生产的4Cr13钢种探伤不合存在的缺陷问题,采用扫描电镜和能谱仪对钢样进行了成因分析。结果表明,探伤缺陷分为钢板头尾部的点状缺陷和中心区域的线状缺陷,点状缺陷主要以CaO与Al2O3为主的钙铝酸盐夹杂物形式存在,中心区域线状缺陷由钢锭内部缩孔或疏松造成。通过优化RH处理工艺、优化锭型使用、延长镇静时间等改进措施,4Cr13厚板探伤不合率由改进前的平均33.5%下降至改进后的4.5%,得到了显著改善。

高性能改良型塑料模具钢4Cr13NiV试制

塑料工业的不断发展及竞争,给原有的塑料模具材料提出了挑战,越来越多的塑料模具要求产出的产品不再是几万、几十万件,而是要几百万件几上,而模具成本还要降下来,这就要求模具材料具有较好的强度及韧性,还需要较为经济模具材料。为此,特钢行业要作好准备来迎接挑战与机会。

TiB_(2)含量对基于PLC控制的激光选区熔化成形TiB_(2)/4Cr13钢复合材料组织与性能的影响

采用机械球磨和激光选区熔化成形方法,制备了不同TiB_(2)质量分数(0.6%,1.2%,1.8%)的TiB_(2)/4Cr13钢复合材料,研究了TiB_(2)含量对复合材料物相组成、微观形貌、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:复合材料由α-Fe、γ-Fe、TiB_(2)等相组成;随着TiB_(2)含量的增加,复合材料的相对密度降低;当TiB_(2)质量分数为0.6%时,复合材料的组织最为细小均匀,随着TiB_(2)含量的继续增加,晶粒尺寸增大,且组织中出现裂纹、微孔等缺陷;随着TiB_(2)含量增加,复合材料的硬度降低,摩擦因数和磨损率增大,点蚀和自腐蚀电位降低,自腐蚀电流密度增大,耐腐蚀性能变差。

渗氮时间对G13Cr4Mo4Ni4V钢组织及硬度的影响

对渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢进行渗氮热处理,研究渗氮时间对G13Cr4Mo4Ni4V钢复合层、渗碳层和心部的微观组织变化,以及硬度的影响。结果表明:渗氮处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢复合层和渗碳层由碳化物、回火马氏体和少量残余奥氏体组成,心部由板条马氏体及少量碳化物组成。渗氮90 h后G13Cr4Mo4Ni4V钢表面洛氏硬度提高,但波动性增大。渗氮50 h后的G13Cr4Mo4Ni4V钢渗层显微硬度最大,可达960 HV,渗氮层厚度为0.17 mm,有效渗碳层厚度为1.67 mm;而渗氮90 h后的G13钢显微硬度最大可达到906 HV,渗氮层厚度为0.19 mm,有效渗碳层厚度为1.26 mm。有效渗碳层厚度的降低与渗氮过程中碳元素向内扩散导致基体碳浓度降低有关,而显微硬度的降低与网状碳化物的析出降低了基体碳元素含量有关。

含氮耐蚀塑料模具钢的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜、硬度计和冲击试验机等研究了不同氮含量耐蚀4Cr16Mo塑料模具钢在不同热处理后的显微组织、硬度和冲击性能。结果表明:添加氮后试验钢的淬火峰值硬度比4Cr16Mo钢的高出2HRC,其最佳淬火温度为1040～1050℃;添加氮提高了4Cr16Mo钢在不同温度回火后的硬度,且在450℃出现二次硬化峰,其值比4Cr16Mo钢二次硬化峰的硬度高6HRC;4Cr16Mo钢中析出的碳化物呈链状、棒状分布,加入氮后钢中碳化物呈球状分布。

回火工艺对含铜塑料模具钢在中性氯化钠溶液中腐蚀行为的影响

采用场发射透射电子显微镜、扫描电子显微镜和白光干涉仪等分析手段对比研究了含铜塑料模具钢4Cr13Cu及4Cr13在3.5%(质量分数)NaCl中性溶液中的腐蚀行为。结果表明,4Cr13Cu在250℃回火条件下的耐蚀性最佳。600℃高温回火促进了4Cr13Cu纳米级富铜相的析出,使得4Cr13Cu钝化膜施主密度比4Cr13高约12.4%,钝化膜稳定性降低。腐蚀初期,点蚀沿深度和广度方向开始发展,紧接着向深度方向发展至560~660μm范围,最后转向广度方向。而表面距离较近的小点蚀长大、合并,逐步形成了大尺寸点蚀坑。

4Cr13MoV耐蚀模具钢的预硬化热处理工艺

通过对4Cr13MoV钢淬火温度与硬度、晶粒度,回火温度与硬度、耐蚀性能关系的试验研究,确定了该钢种合适的预硬化热处理工艺,并采用此工艺生产厚板300余吨,满足了用户加工镜面模具的要求。

耐蚀塑料模具钢预硬化工艺及组织研究

分析了塑胶模具钢的行业现状及4Cr13型耐蚀塑料模具钢的特性,对不同热处理工艺的4Cr13模具钢的显微组织、硬度及成分进行了对比分析。结果显示,模铸的4Cr13钢经在线预硬、一次回火后,显微组织呈条带状分布,其原因为钢中成分偏析导致,经二次回火后可减轻。另外,对不同冶炼状态下的4Cr13模具钢组织进行了对比分析,结果显示,电渣钢经二次回火后,组织细致均匀,可用于具有高要求的塑料模具制造。

复合化学热处理13Cr4Mo4Ni4VA钢摩擦磨损性能研究

对13Cr4Mo4Ni4VA钢进行了真空渗碳、复合硬化及离子渗硫处理,制备了不同梯度结构的表面层。对不同工艺试件的摩擦磨损性能进行了对比研究,并对相应表面层的组织及磨损形貌进行观察分析,探索了不同工艺试件的抗磨减摩机理。结果表明:复合硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢表面超硬(>70HRC),组织优异,结构梯度分布,抗塑性变形能力强,具有优异的抗磨减摩性能;不同深度的离子渗硫层(基于渗碳层或复合硬化层)都具有良好自润滑性能,在多种机理综合作用下保持减摩效果,但过厚硫化物层会导致耐磨性降低。

13Cr4Mo4Ni4VA钢复合化学热处理过程渗层组织性能演变

对13Cr4Mo4N i4VA钢进行了表层复合化学热处理,即在渗碳硬化层的基础上再进行渗氮处理,形成复合硬化层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EMPA)及显微硬度梯度测试等方法对复合化学热处理过程组织性能的演变规律进行探索研究。结果表明,13Cr4Mo4N i4VA钢在复合化学热处理过程中,碳氮原子吸收和扩散使表层的碳氮浓度梯度分布,从而导致从表面到心部组织性能梯度变化,呈现不同的界面层;在不同热处理阶段,不同的界面层热处理响应不同,导致渗层不同组织、硬度分布和演变。碳氮复合化学热处理工艺和以往的单一渗碳、渗氮以及氮碳或碳氮共渗有本质区别,其不仅使表面硬度达到超硬化(>70HRC),而且渗层深,具有优异的梯度结构,承载能力强。

4Cr13不锈钢渗硼工艺及渗层组织和性能的研究

采用正交试验方法优化4Cr13钢渗硼的渗硼剂和工艺参数,获得了良好的效果。优化后渗硼层组织致密,表面稍有疏松,硼化物显微硬度压痕完整,降低了渗层脆性;硼化物层主要由Fe2B、(Fe,Cr)2B相和少量的FeB相组成,过渡区形成Fe3(C,B)、Fe4N相及Cr的碳化物,不存在软带现象,有效地强化了对硼化物层的支撑作用,有利于硼化物层与基体的结合;渗硼样的耐磨性明显高于直接淬火样。

4Cr13不锈钢活塞环化学镀镍磷的试验研究

在马氏体型不锈钢活塞环上化学沉积 Ni- P合金 ,测试了镀层的结合力、耐磨性、抗氧化性等性能。结果表明 :不锈钢活塞环镀层表面光滑、平整 ,外观质量好 ;经 4 0 0℃保温后 ,其抗磨性、抗氧化性等性能都优于氮化活塞环。

镀铬对0Cr13Ni4Mo钢疲劳强度的影响

研究了镀铬对轴用 0Cr13Ni4Mo钢疲劳强度的影响 ,发现镀铬可导致疲劳强度σ-1(10 7次 )下降 37.5 %～4 1%。电镜观察发现 ,镀层中的微裂纹是引发速断的疲劳源。

13Cr4Mo4Ni4VA钢复合硬化层的表征研究

对渗碳硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢进行渗氮处理后形成复合硬化层,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜、高分辨电镜、电子探针及显微硬度测试等方法对复合硬化层进行表征。结果表明,复合硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢渗层碳氮浓度呈梯度分布,从表面到心部组织性能也呈梯度变化,表现出异于传统硬化工艺的组织结构特性。复合硬化层为双层硬化结构,渗氮层组织优异,少无沿晶化合物,析出细小的片状的Mo2N、周期性层状分布的Mo2C以及Cr2(C,N)等合金碳(氮)化合物,在析出相沉淀硬化和碳氮原子固溶强化共同作用下,使复合硬化层表面硬度达到超硬化(>70HRC),有效硬化层维持很大的层深,具有优异的硬度梯度及残余压应力场。

[HMIM]BF_4对盐酸中A3和HP13Cr钢的缓蚀行为

为了减少钢铁冶金酸洗过程中酸液对不锈钢或碳钢的过腐蚀,得到高效的新型缓蚀剂材料,利用失重法、电化学法及扫描电子显微镜(SEM)等研究了不同浓度离子液体[HMIM]BF_4对HP13Cr不锈钢以及A3碳钢在1 mol/L盐酸溶液中的缓蚀特性和吸附行为。失重试验得出,试样在1 mol/L盐酸溶液中的腐蚀速率随离子液体添加浓度的增大而减小,即离子液体缓蚀效率随其浓度增加而增大;SEM结果显示,盐酸溶液中离子液体的添加对不锈钢HP13Cr以及碳钢A3均能起到显著的保护作用。电化学测试表明,该离子液体对这2种钢材的缓蚀作用均属于混合型抑制,但阳极抑制作用表现更强。离子液体对金属的防护作用与其在金属表面的吸附行为有关;[HMIM]BF_4在2种钢材表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温线,兼具物理、化学吸附特性,热力学参量表明吸附过程为自发、吸热的熵增过程。相比于双咪唑季铵盐,[HMIM]BF_4离子液体缓蚀剂保护性能更优异,而且对于A3碳钢更为有效。