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《机械科学研究总院》 2017年
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高热导率热冲压模具钢HSM的组织与性能研究

周英丽  
【摘要】:由于节能和环保的需求,汽车轻量化成为实现节能减排的有效措施之一。随着汽车轻量化的发展,超高强度钢逐渐的发展应用起来。超高强度钢板的强度可以达到1500Mpa,使其在汽车车身上的应用更加广泛。由于高强度钢强度高,以及延伸率低,导致高强度钢的成型性能大幅度降低,冷冲压技术已经无法满足高强度钢板的加工工艺和实际生产的需求,因此,适用于高强度钢板的热冲压成形技术逐渐发展起来。热冲压模具同时包含钢板热成形与淬火冷却两个特点,其既要满足钢板的高温成形要求,又能够使热成形件快速冷却,以实现其淬火性能。本文对自主研发高热导率热冲压模具钢HSM的组织与性能进行了深入研究。借助光学显微镜、SEM、TEM、导热系数测量仪以及力学性能试验等试验设备,研究了热作模具钢HSM的显微组织、热导率、热稳定性。结果表明:HSM钢退火态组织均匀,没有明显成分偏析,硬度为204 H B,经回火处理后组织为马氏体+碳化物,析出的碳化物颗粒细小。HSM钢回火后的碳化物主要是六方点阵结构的Mo_2C碳化物。透射电镜结果中HSM具有的细小尺寸的马氏体板条和高密度位错。通过衍射斑进行标定,HSM钢中析出的极其细小的碳化物为面心立方结构的M_(2 3)C _6型碳化物。HSM钢的热稳定性较H13钢要好很多,600℃保温24 h后,HSM钢硬度降低约21.3%,H13钢硬度降低26.4%。Si元素的结构与Fe原子的差别很大,随着S i含量的增加,热导率逐渐降低,因此提高材料的热导率可以降低钢中的Si元素。在600℃以下提高材料的热导率采用降低钢中的Cr元素的含量是可行的。当温度低于650℃时,随着Mo含量的增加,HSM钢的热导率有小幅度的提升。HSM钢、H13钢的热扩散系数随着温度的升高而逐渐的下降,室温时HSM钢的热扩散系数要高于H13钢9×10~(-6)mm~2/s,当温度高于1000℃时,HSM钢与H13钢的热扩散系数基本一样。HSM钢具有较高的热导率,在300℃时其热导率较H13钢高48.6%,极低的C r、S i含量,较高Mo含量使HSM钢的热导率数值很高,因此优化合金元素配比是提高合金钢热导率的重要途径。
【学位授予单位】:机械科学研究总院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG305;TG142.1

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【参考文献】
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