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《武汉理工大学》 2002年
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H13钢加稀土表面处理研究

袁斌  
【摘要】: 为了改进产品质量,节约原材料,提高劳动生产率,在工业生产中,已广泛采用 塑性成形技术,为此,模具的作用日益重要。为了不断提高模具的工作性能,我国有 许多单位从事模具新材料及新工艺的研究工作,取得了许多成果:在国外,发展了许 多模具新材料及模具制造新工艺。模具在生产中的使用寿命与模具用钢的性能水平、 材质优劣、使用合理与否以及热处理工艺等等都有着密切的联系。在机械制造工业中, 最广泛使用的是各种冷冲压模、热锻压模、压力铸造模.目前,由于冷挤、精冲、精 锻等工艺的发展,塑性加工工艺由毛坯生产进入成品加工的领域,使模具的精度不断 提高,载荷大幅度增强;由于机器制造用料由普通结构钢扩展到高强度钢和高温合金 钢,材料的变形抗力愈来愈高,要求模具具有更高的强度、耐磨性、耐热性、抗热疲 劳能力等性能;随着压力加工自动化生产线的应用,加工速度的增高,对模具的工作 寿命提出了更高的要求。面对我国模具技术的现状,除继续引进和研制高性能的模具 新钢种外,更应注意研究模具的工作条件、失效机理、模具强韧化处理新工艺,合理 选用模具材料,扬长避短,量材使用,充分发挥钢种的潜力。 另外,本文通过市场调查发现,目前许多中小企业经济上比较困难,缺乏能力对 模具生产进行系统地、根本地改造,也无能力对等离子体化学热处理等先进设备进行 投资,外协加工除了成本提高外,用户反映质量往往不稳定。因此,本文试图将研究 集中到选定一种设备投资少、先进又实用、易行、有效的化学热处理工艺上,希望从 中探索出一些方法经验,能为模具企业的生产解决一些实际问题。 研究表明,影响模具寿命的因素很多,但模具材料及热处理技术对模具寿命的影 响占有重要的地位。其中,目前所应用的热作模具钢,很难既具有高的热强性和耐磨 性,又具有高的冷热疲劳抗力和断裂抗力,然而有些钢可以通过不同的热处理工艺, 使钢获得不同的特性。由此可以看出,在研究如何提高模具使用寿命的工作中,根据 模具工作条件,选择合适的模具钢种和合理的热处理工艺,可以取得满意的结果。 本文通过对国家标准颁布的13个热作模具钢种进行分析、比较,H13钢与传统的 3Cr2W8V钢相比,它除了具有相当高的强热性和热硬性外,其高温韧性和热疲劳抗力都 更高。此外,H13钢比3Cr2W8V钢还具有更大的导热系数,更小的线膨胀系数,更低的 武汉理厂大学硕卜学w沦文 淬火温度,更小的密度,而巳价格更便立。这 系列优点使HI:3钢比3CrZWSV钢在制 造热作模具钢时内在潜力更大。因此,本文决定以* 钢作为研究对象,并对其进行 淬火、回火工艺研究,结果表明,H13钢采用二级盐浴分级淬火,比采用一级盐浴分级 淬火能使H13钢获得更大的冲击韧性。另外,对* 钢分别进行了硫氮碳(SNC)共渗 加氧化处理、稀土(RE)-SNC共渗处理及稀上(RIi)-SNC共渗加氧化处理等表面处理 工艺试验;并对处理试样分别进行了热疲劳性能、耐磨性以及高温抗氧性等方面的试 验,试验结果表明,在空气氧化条件下,添加稀土的SNC共渗加氧化复合处理试验的 渗层热疲劳性能比未添加稀土(RE)的SNC共渗加氧化复合处理及随后未经氧化处理 的(RE)--SNC共渗的试样高,同时稀土(RE)-SNC共渗加氧化复合处理也能使* 钢 的耐磨性和高温抗氧化性得到明显提高。为了研究稀土对* 钢硫氮碳共渗加氧化复 合处理渗层的耐磨性和抗氧化性的作用,对加稀士和不加稀土两种情况下进行复合处 理的试样渗层分别进行了X射线相分析和SEM观察及能谱分析斌样能谱分析结果表明, 稀土元素确实渗入到钢中;SEM观察表明,加稀土比不加稀土处理的渗层中,氮(碳) 化物更细小,而且其形状长大的方向由原来与试样表面方向一致变为趋向于纵深方向, 本文认为这可能就是由于稀土的特殊作用,才使得* 钢通过表面处理性能得到提高 和改善。 本文比较系统地对H13钢加稀土表面处理工艺进行了研究,力图找出最佳的技术 方案,文章最后总结了作者的研究工作,并探讨了本课题的今后的研究方向和应进一 步解决的问题。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TG161

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