4Cr5MoSiV1热作模具钢的热变形行为与热加工图

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对4Cr5MoSiV1热作模具钢进行单道次等温压缩试验,研究了其在变形温度750~1050℃,应变速率0.001~0.1s^(-1)条件下的热变形行为,并观察变形后的显微组织;根据试验得到的真应力-真应变曲线,构建了03真应变下的Arrhenius高温本构模型,并在动态材料模型基础上绘制了热加工图,从而得到该钢的合理热加工区间。结果表明:4Cr5MoSiV1钢的变形抗力随变形温度的升高或应变速率的降低而显著降低;4Cr5MoSiV1钢的热变形激活能为59452 kJ·mol^(-1);在试验参数范围内,4Cr5MoSiV1钢合理的热加工区间为变形温度1050℃、应变速率0.001~0.01s^(-1),此时组织中的碳化物细小且弥散分布,第二相强化效果显著。

4Cr5MoSiV1热作模具钢热疲劳中碳化物粗化动力学分析

用透射电子显微分析了 4Cr5MoSiV1钢热疲劳后的显微结构变化 ,结果表明 ,在热疲劳过程中M2 3C6 碳化物粒子发生粗化 ,M2 3C6 的尺寸r和热疲劳循环次数间并不服从简单的指数关系。表明经典理论不完全适合M2 3C6 碳化物在热疲劳过程中的粗化行为。从经典扩散理论出发 ,考虑多组元扩散问题 ,得到了球状碳化物在热疲劳过程中的粗化方程。根据Thermo calc热力学计算结果 ,进一步证实了富Cr的M2 3C6 碳化物在热疲劳过程中为易粗化碳化物 ,与实验结果吻合。

深冷处理对4Cr5MoSiV1热作模具钢磨损性能的影响

为研究深冷处理对4Cr5MoSiV1热作模具钢磨损性能的影响,对不同深冷时间处理的4Cr5MoSiV1钢进行了显微组织分析、硬度测试和磨损性能试验。结果表明:深冷处理可以显著提高4Cr5MoSiV1热作模具钢的硬度和耐磨性能,经1030℃×40 min淬火+(-196℃)×24 h深冷处理+500℃×2 h二次回火处理后,在25和600℃温度条件下的磨损率分别为1.4×10^(-5)和2.7×10^(-5)g·m^(-1),与常规热处理相比,分别降低了30.0%和34.1%,其硬度达到55.2 HRC,较常规热处理提高了14.8%。深冷处理可以使4Cr5MoSiV1热作模具钢组织中的残余奥氏体向马氏体转变,并促使细小且弥散性的碳化物析出,从而提高了其耐磨性能。

热作模具钢4Cr5MoSiV1的细化处理工艺试验

随着国内工业技术的进步，模具材料的开发与应用也得以飞速发展。4Cr5MoSiV1钢是一种新型热作模具钢，由于其优良的淬透性、淬硬性和良好的室温、高温性能而广泛应用于要求高韧性和冷热疲劳抗力、工作温度<700℃的热挤压模、压铸模和热锻模，其使用寿命远高于第一代热作模具钢5CrNiMo、5CrMnMo和3Cr2W8V。但近年来，有关部门通过抽检多个厂家发现，国产4Cr5MoSiV1钢与进口H13钢相比存在的最大差别是成分偏析、带状组织严重等现象。用此类材料制造的工模具经过常规工艺处理后，常出现早期失效。因此有必要对其热处理工艺进行研究和改善。

热作模具钢4Cr5MoSiV1的热变形行为及本构模型修正

借助Gleeble-3500热模拟试验机和光学显微镜研究热作模具钢4Cr5MoSiV1在变形温度为750~1050℃、应变速率为0.001~0.1 s^-1条件下的热变形行为及显微组织特征。结果表明,4Cr5MoSiV1钢的流变应力随温度升高而降低,随应变速率升高而增大;动态再结晶在低应变速率与高变形温度下更易发生;得到4Cr5MoSiV1钢在该变形参数下的热变形激活能为704.73 k J·mol^-1,建立了应变量为0.2时的Arrhenius高温本构模型,本构参数的拟合相关系数在95%以上。针对传统本构模型的不足,构建了耦合应变量的改进型本构模型,并对本构参数进行了3次、6次及9次拟合。结果表明,9次拟合的相关系数超过97.94%,可以更准确地预测4Cr5MoSiV1钢的热变形抗力。

压铸模具钢4Cr5MoSiV1的热处理工艺及组织

介绍了压铸模具钢4Cr5MoSiV1的材质和热处理工艺及组织,分析了组织缺陷,得出了常见缺陷的解决办法。此外,还对4Cr5MoSiV1钢的未来发展趋势进行了展望。

热作模具钢4Cr5MoSiV1电炉模铸生产工艺

4Cr5MoSiV1是一种应用广泛的热作模具钢,是制造热锻模、热挤压模和压铸模的主要材料。试制工艺流程采用电炉冶炼+炉外精炼(LF+VD)+模铸+800轧机工艺。通过采用全铁水配料、优化精炼工艺、氩气保护浇注、合适的加热温度和保温时间等措施,成功生产试制了热作模具钢4Cr5MoSiV1热轧圆钢。试制产品磷含量≤0.010%,硫含量≤0.004%,晶粒度达到10.5级,横向冲击≥11J,夹杂物A类≤1级,B类≤0.5级,C、D类均为0级。产品质量达到了国内先进水平。

稀土Ce对4Cr5MoSiV1钢热变形行为的影响

利用Gleeble⁃3800热模拟试验机对不含稀土和含稀土的4Cr5MoSiV1钢进行高温热变形模拟试验,变形温度为1100~1200℃,变形速率为0.1~3 s^(-1),总变形程度为60%.根据得到的真应力⁃应变数据,对比试验钢在应变量为30%时的变形抗力值,并分析变形后的显微组织.结果表明:4Cr5MoSiV1钢在研究的试验条件下均发生了动态再结晶;相同变形条件下,含稀土4Cr5MoSiV1钢的变形抗力比不含稀土4Cr5MoSiV1钢增大12~36 MPa;稀土Ce的添加细化了再结晶晶粒,提高了试验钢变形抗力,推迟了动态再结晶的发生.稀土含量为0.0120%的4Cr5MoSiV1钢适宜的热加工参数为变形温度1100℃,变形速率0.1 s^(-1).

4Cr5MoSiV1模具钢的表面复合处理对压铸过程和制成品的影响评估

对4Cr5MoSiV1模具钢,进行了渗氮和喷丸相结合的表面处理,并对压铸过程的影响和制成品的抗拉强度进行了评估。对于3种模具:未经处理的模具、SB-N处理模具和SB-N-SB处理模具(Shot Blasting抛丸;Nitriding渗氮),考察了其压铸过程和制成品。通过在模具的3个挤压销上安装应变片,以捕捉注射过程中的应变值。通过考察应变曲线中压力上升的时间差、最大应变值和压力持续时间,明确了不同表面处理方法对熔融金属的流入和凝固过程有较大影响。对应变曲线的分析表明:经过表面处理的模具其流动性、压力传播特性和热保持性均得到了改善。通过X射线CT观察了3种模具的ADC12铝合金压铸试样,并测试了抗拉强度,结果表明:经过SB-N-SB表面处理的模具其制成品缺陷的大小和数量更小,抗拉强度平均提高约10%,可有效提高模具的耐用性和铸件的质量。

钼含量对4Cr5MoV热作模具钢冷热疲劳性能的影响

采用室温至600℃的自约束冷热疲劳试验方法对含不同质量分数(1.8%,3.1%)钼的4Cr5MoV热作模具钢进行了试验,分析了表面与截面裂纹形貌、显微组织以及硬度变化,研究了钼含量对该热作模具钢冷热疲劳性能的影响。结果表明:经1 000次冷热疲劳循环后,含质量分数3.1%钼的试验钢表面产生细小稀疏裂纹,并且裂纹数量明显少于含质量分数1.8%钼的试验钢,含质量分数3.1%钼的试验钢具有更高的抗回火软化性,高的表面硬度可以延缓模具钢中冷热疲劳裂纹的萌生;经2 000次冷热疲劳循环后,含质量分数3.1%钼的试验钢截面裂纹扩展深度大于含质量分数1.8%钼的试验钢,其裂纹扩展速率较大,这与含质量分数3.1%钼的试验钢具有较低的室温冲击韧性和大量碳化物的粗化有关.

锻造温度对4Cr5MoSiV1Sr1W1模具钢性能的影响

采用不同始锻和终锻温度对4Cr5MoSiV1Sr1W1模具钢进行了锻造,并进行了磨损性能和热疲劳性能的测试与分析。结果发现,与始锻温度1050℃(磨损体积28.5×10^-3 mm^3,热疲劳裂纹9级)相比,1125℃始锻时4Cr5MoSiV1Sr1W1模具钢的磨损体积减小40.5%,热疲劳裂纹级别减小5级;与终锻温度850℃(磨损体积26.8×10^-3mm^3,热疲劳裂纹8级)相比,900℃终锻时模具钢的磨损体积减小36.7%,热疲劳裂纹级别减小4级。为了提高4Cr5MoSiV1Sr1W1模具钢试样的抗磨损性能和热疲劳性能,优化后的始锻温度和终锻温度分别为1125、900℃。

4Cr5MoSiV1,8407钢的热疲劳性能

采用自约束热疲劳试验方法 ,对比研究了相同热处理条件的 4Cr5 Mo Si V1,840 7钢的热疲劳特性 ,观察分析了疲劳裂纹形貌和深度 ,采用热疲劳损伤因子定量研究了二种钢的热疲劳过程 ,结果表明 :两种钢的热疲劳裂纹萌生发生在 10 0～ 2 0 0次之间 ,840 7钢热疲劳裂纹的萌生较 4Cr5 Mo Si V1钢均匀 ,细小 ;在 16 0 0次冷热循环前 ,二者的热疲劳损伤程度无明显差别 ,在 16 0 0次冷热循环后 ,前者的热疲劳损伤程度低于后者 ;在较低的回火温度条件下 ,840 7钢的热疲劳抗力稍优于 4Cr5 Mo Si V1;而在高温回火时 ,840 7钢的热疲劳抗力高于 4Cr5 Mo Si V1钢。分析了这二种钢的热疲劳机制 。

4Cr3Mn1Mo2V新型热作模具钢的连续冷却转变行为

通过热膨胀仪测定了4Cr3Mn1Mo2V钢不同冷却速率下的热膨胀曲线,结合光学显微镜、扫描电镜及显微硬度计,得到该钢的相变点和奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,利用局部平衡配分模型分析了锰元素对该钢连续冷却转变行为的影响。结果表明:4Cr3Mn1Mo2V钢加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度Ac1、加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度Accm、马氏体转变开始温度Ms分别为806,870,300℃;随着冷却速率的降低,组织由马氏体转变为贝氏体,同时钢的硬度降低;贝氏体转变临界冷却速率为02.℃·s^(-1);CCT曲线中只存在马氏体和贝氏体转变区,这与锰元素会影响碳原子的扩散有关。

热作模具钢4Cr5Mo2NiVRE（R88）的研制

通过加钒－钼和镍－稀土使新研制的钢种４Ｃｒ５Ｍｏ２ＮＩＶＲＥ（Ｒ８８）在高温下具有高的热稳定性、抗氧化性和高的强韧性。应用结果表明，Ｒ８８钢制成的热作模具寿命比３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢模具提高一倍。

100t EAL-LF-VD-Φ500 mm铸坯流程4Cr5MoSiV1模具钢的生产实践

生产的4Cr5MoSiVl钢(/%:0.38~0.40C,0.88~0.92Si,0.42~0.44Mn,0.001~0.003S,0.007~0.014P,5.00~5.55Cr,1.37~1.40Mo,0.98~1.00V,0.015~0.025Alt)的工艺流程为65%铁水+35%废钢-100 t EAF-LF-VD-Φ500 mm坯连铸-Φ120 mm圆钢轧制。通过控制EAF终点[C]0.06%~0.10%,终点[P]0.006%,出钢加1 kg/t铝块预脱氧,LF精炼渣碱度2.5~3.0,喂钙线后软吹≥10 min,VD≤67 Pa,100×2 L/min氩气搅拌≥15min,中间包钢水过热20~30℃,连铸结晶器电磁搅拌(310 A,1.5 Hz),保护浇铸,拉速0.34~0.35 m/min等工艺措施,10炉4Cr5MoSiVl钢中[O],[N]和[H]分别为10×10^(-6)~12×10^(-6),72×10^(-6)~80×10^(-6),1.2×10^(-6)~1.4×10^(-6),各项指标均满足协议要求。

喷丸对4Cr5Mo2V钢高温摩擦磨损性能的影响

对4Cr5Mo2V钢试样进行3道次复合喷丸,通过与未喷丸试样对比,研究了喷丸对试验钢表面形貌、显微组织、硬度、残余应力以及高温(100,300,500℃)摩擦磨损性能和机制的影响。结果表明:喷丸处理显著提高了试验钢表面粗糙度,使试验钢表面形成了明显的塑性变形层、硬化层与残余压应力层;在100,300,500℃下,与喷丸前相比,喷丸后试验钢的磨损率分别降低了41.8%,17.1%,63.3%,耐磨性能的提高与喷丸产生的硬化层和残余压应力层有关。在100,300℃下,喷丸前后试验钢的磨损机制均主要为黏着磨损和磨粒磨损,而当温度升高至500℃时,磨损机制为氧化磨损,喷丸试验钢仍能保持较高的硬度与残余压应力,同时表面氧化层更致密稳定,仅发生轻微氧化磨损。

回火温度对4Cr5 MoSi V1钢和8407钢热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验方法 ,研究对比了不同回火温度对 4Cr5MoSiV1、840 7钢热疲劳性能的影响 ,观察分析了热疲劳裂纹形貌 ,采用热疲劳损伤因子定量地研究了两种钢的热疲劳过程。结果表明 ,两种钢的热疲劳裂纹萌生发生在冷热疲劳循环次数为 10 0～ 2 0 0次之间 ;在 16 0 0次冷热循环前 ,二者的热疲劳损伤程度无明显的差别 ,在 16 0 0次冷热循环后 ,840 7钢的热疲劳损伤程度低于 4Cr5MoSiV1钢。在较低的回火温度条件下 ,840 7钢的热疲劳抗力稍优于 4Cr5MoSiV1钢。而在高温回火时 ,840 7钢的热疲劳抗力高于 4Cr5MoSiV1钢。分析了这两种钢的热疲劳机制 ,指出决定材料热疲劳裂纹抗力的是钢的热稳定性和钢的强度或硬度。