不锈钢餐刀热辊锻模的化学热处理及合理选材的研究

本文研究丁几种化学热处理工艺和材料对2Cr13不锈钢餐刀热辊锻成形所用的3Cr2W8V模具使用性能和寿命的影响。试验结果表明,与原来的3Cr2W8V钢常规热处理相比,经过常规淬火、回火加氨气可控氮化处理的3Cr2W8V热辊锻模具和由新型热强钢5Cr4W5Mo2V常规热处理的模具具有较高的热强性和使用寿命,尤其是3Cr2W8V经氧气可控氮化处理的模具,效果显著,使用寿命提高二十多倍。     

两种常用高速钢刀具材料脉冲放电强化层结构和性能的差异性对比分析

对两种常用高速钢刀具材料W6Mo5Cr4V2和W9Mo3Cr4V的脉冲放电强化工艺进行了实验研究,通过对强化层的检测发现,W6Mo5Cr4V2的强化层不论在硬度、耐磨性还是涂层厚度上都高于W9Mo3Cr4V;用XRD分析强化层结构时发现,两者强化层的主强化相明显不同,W6Mo5Cr4V2为W2C,而W9Mo3Cr4V却为Fe3W3C。这是因为材料中W含量不同所致;而两种材料的过热敏感性差异是导致厚度不同的主要原因。实验数据对比表明,W6Mo5Cr4V2高速钢显示出更好的综合强化效果。     

热作模具钢堆焊焊条的研制

对3Cr3Mo3W2V焊条的药皮组成、堆焊工艺、堆焊层组织进行了探讨。焊条焊芯采用3Cr4Mo2V1的φ4mm焊丝，并在药皮中加入了钨粉、钼铁，向堆焊层中过渡钨和钼合金元素，以获得与3Cr3Mo3W2V相近的化学成分。结果表明：采用所研制的焊条堆焊，经热处理基本达到3Cr3Mo3W2V热作模具的工作要求。     

反应熔铸(Ti,W,Cr)B_2-(Ti,W,Cr)C复相陶瓷刀具材料

采用超重力场反应熔铸技术,以(Ti+B_4C)为主体系,辅以(CrO_3+WO_3+NiO+Al)复杂铝热体系,制备出(Ti,W,Cr)B_2-(Ti,W,Cr)C陶瓷刀具材料。XRD、FESEM与EDS分析表明:(Ti,W,Cr)B_2-(Ti,W,Cr)C陶瓷基体主要由(Ti,W,Cr)B_2块晶、不规则(Ti,W,Cr)C、AlNi及少量Al_2O_3构成。燃烧体系反应完成后,Al_2O_3熔滴被分离,得到Ti-W-Cr-Ni-C-B混合熔体。在混合熔体的冷却凝固过程中,TiC优先形核析出,[W]、[Cr]原子取代部分[Ti],扩散至TiC相中,先后生成(Ti,W)C、(Ti,W,Cr)C;在TiB_2长大过程,[W]、[Cr]原子取代部分[Ti],生成(Ti,W,Cr)B_2;在凝固后期,[Ni]与少量未反应的[Al]反应生成AlNi,分布于基体间,提高了陶瓷的致密性。     

4Cr2Mo2W2V钢中碳化物的演变对热稳定性的影响

利用高分辨透射电镜观察、能谱分析等实验方法,结合硬度试验、热稳定实验不同温度下的实验数据,对热作模具钢4Cr2Mo2W2V中的组织成分、碳化物的形态、大小及其演变规律和对材料高温性能的影响进行了研究。结果表明：热稳保温过程中碳化物的演变与马氏体回复过程是耦合出现的,4Cr2Mo2W2V钢在工作温度620～700℃下的热稳定性能优于传统热作模具钢3Cr2W8V,4Cr2Mo2W2V钢在650℃工作温度下的热稳定性与传统热作模具钢3Cr2W8V在620℃条件下相当。基体中的较多的Mn和相对稳定细小的Mo、V系碳化物保证了4Cr2Mo2W2V钢高温时效过程中能保持一定的硬度。     

热处理对超(超)临界材料组织性能的影响

选用2Cr11Mo1VNbN、10Cr9W2MoVNbNB、1Cr11Co3W3NiMoVNbNB 3种超(超)临界机组耐热材料,进行热处理工艺、力学性能、金相组织研究.通过实验确定了3种材料最合适的热处理工艺参数:2Cr11Mo1VNbN、10Cr9W2MoVNbNB钢的最佳淬火、回火温度分别为1 060～1 080℃、660～680℃；1Cr11Co3W3NiMoVNbNB钢的最佳淬火、回火温度分别为1080～1 100℃、680～700℃；观察分析发现,3种钢在1 080℃淬火、680℃左右回火的组织均为回火马氏体；找出了材料热处理后的强度与冲击韧度之间的关系.     

3Cr2W8V模具钢的高温干摩擦磨损行为研究

采用自制磨料磨损实验机,通过室温和高温滑动磨损实验,研究了钨系热作模具钢3Cr2W8V的干摩擦磨损性能。分析了3Cr2W8V钢室温和高温滑动磨损特性以及磨损面形貌,并对磨损机理进行了探讨。结果表明,初始加热温度对3Cr2W8V钢的抗磨性能有较大影响。在初始加热温度低于500℃时,3Cr2W8V钢具有良好的抗磨性能;当超过500℃以后,钢的抗磨性能迅速下降。低温和高温磨损时,3Cr2W8V钢的磨损面形貌均表现为以微犁削磨损为主,只是在室温时微犁沟浅,在650℃时微犁沟的宽度和深度加大。     

W-Cr-Ni对反应熔铸(Ti,W,Cr)B_2-(Ti,W,Cr)C复相陶瓷刀具材料的影响

采用超重力场反应熔铸技术制备出(Ti,W,Cr)B2-(Ti,W,Cr)C复相陶瓷刀具材料,研究了W-Cr-Ni对材料制备过程的影响。XRD、FESEM与EDS分析表明,陶瓷基体主要由(Ti,W,Cr)B2四方晶、不规则(Ti,W,Cr)C、Al Ni及残余的Al2O3构成。随着W-Cr-Ni含量的增加,(Ti,W,Cr)B2与(Ti,Cr,W)C尺寸呈先增大后减小趋势。燃烧反应速率和熔体分离速率随W-Cr-Ni含量的增加而逐渐增大,而残留的Al2O3则逐渐减少。在冷却凝固过程中,Ti C与Ti B2先后形核析出,在其长大过程中,[W]、[Cr]原子取代部分[Ti],扩散至Ti C与Ti B2中,生成(Ti,W,Cr)C与(Ti,W,Cr)B2。随着W-Cr-Ni逐渐增加,[Ti]、[B]、[C]原子扩散距离逐渐增大,[W]、[Cr]扩散至(Ti,W,Cr)B2与(Ti,W,Cr)C晶体内部的含量也逐渐增大。在凝固后期,[Ni]与少量未反应的[Al]反应生成Al Ni,分布于基体间,提高了陶瓷的致密性。     

HM1堆焊焊条的研制

针对3Cr3Mo3W2V焊条的药皮组成、堆焊工艺、堆焊层组织进行了较为系统的试验研究。试验结果表明：该焊条堆焊后，经热处理基本达到3Cr3Mo3W2V热作模具的工作要求。     

高硬度280Cr25Mo2W3耐磨铸铁合金碳化物的研究

通过显微组织观察、X射线衍射相结构分析、图像分析仪定量金相测试、扫描电镜观察和电子探针微区成分分析,研究了淬回火态280Cr25Mo2W3耐磨铸铁碳化物和基体成分,特别是M23C6二次碳化物的特性.结果表明,280Cr25Mo2W3铸铁M7C3相界附近基体的Cr、Mo、W成分低于初生枝晶晶体的成分.在初生枝晶中,中心区域的Cr、Mo、W成分较低,铸铁非平衡凝固和基体中析出M23C6是造成枝晶晶体成分偏析的原因.280Cr25Mo2W3铸铁共晶晶体上析出的二次碳化物M23C6数量少,颗粒小而且Cr、Mo、W等元素的含量较低,初生枝晶晶体上析出的M23C6数量多,颗粒大而且Cr、Mo、W等元素的含量较高.初生晶体上析出的M23C6为约lμm的方块状颗粒,M23C6颗粒有聚集长大的现象.M23C6中的W/Mo高于M7C3中的W/Mo,且二者均高于铸铁的W/Mo.在碳化物形成过程中W比Mo的作用大,特别是M23C6形成过程中W比Mo的促进作用更大.高硬度280Cr25Mo2W3耐磨铸铁的硬度达65HRC.     

含(W,Ti,Ta)C的超细硬质合金的性能及组织研究

本文在WC-8%Co(文中含量均为质量分数)、复合抑制剂(VC/Cr3C2)的基础上,添加不同配比的Cr3C2及(W,Ti,Ta)C,制备超细硬质合金。采用横向断裂强度检测、洛式硬度检测、SEM分析、TEM检测等方法,研究了Cr3C2和(W,Ti,Ta)C对超细硬质合金力学性能和组织结构的影响。结果表明:随着Cr3C2、(W,Ti,Ta)C的增加,晶粒大小没有显著变化,硬质合金的横向断裂强度减低,硬度提高。通过透射电镜观察,在WC-8%Co-4%(W,Ti,Ta)C-0.5%(VC/Cr3C2)硬质合金中发现了类似于孪晶的结构,并通过能谱证实了Cr3C2和(W,Ti,Ta)C的存在。WC-8%Co-4%(W,Ti,Ta)C硬质合金经1 390℃压力烧结后,硬度为93.8 HRA,抗弯强度为2 250 MPa,相对密度为99.7%。     

热锻模堆焊材料与工艺研究及其应用

针对热锻模的工作条件和主要失效形式,研究了CrNiWMoNb和CrWNiMnSi两种合金系统并配制成焊条,焊丝和焊剂。这两种合金系统性能均达到:硬度(HRC)≥50;耐磨性与3Cr2W8相当;而耐冷热疲劳性比3Cr2W8提高一倍以上。回火稳定性和抗高温氧化性远优于3Cr2W8。采用新研制材料修复的热锻模使用寿命比3Cr2W8堆焊模和5CrMnMo整体模提高一倍以上,有明显经济效益。     

热锻模堆焊材料与工艺研究及其应用

针对热锻模的工作条件和主要失效形式，研究了CrNiWMoNb和CrWNiMnSi两种合金系统并配制成焊条，焊丝和焊剂。这两种合金系统性能均达到：硬度HRC≥50；耐磨性与3Cr2W8相当；而耐冷热疲劳性比3Cr2W8提高一倍以上。回火稳定性和抗高温氧化性远优于3Cr2W8。采用新研制材料修复的热锻模使用寿命比3Cr2W8焊模和5CrMnMo整体模提高一倍以上，有明显经济效益。     

3Cr2W8V模具钢热处理分析

介绍了热作模具钢3Cr2W8V的热处理方法和强化工艺,3Cr2W8V钢采用新的热处理方法和强化工艺后,提高模具力学性能和使用寿命.     

用3Cr3Mo3W2V钢制作钢管热冲孔凸模的试验

用3Cr3Mo3W2V钢代替3Cr2W8V钢制作钢管热冲孔凸模,凸模采用双重淬火和表面硫氮共渗处理工艺,冲孔时将凸模冷却方式由强制水冷却改用PF冷却介质冷却,可使凸模寿命提高2～3倍。     

新型热作模具钢3Cr3Mo3VNb

本文介绍了8Cr3Mo3VNb钢的化学成分,物理性能、机械性能、使用效果以及生产工艺性能。从其性能和使用效果看,该钢优于5CrN5Mo、8Cr2W8V及5Cr5W2CSi钢。     

马氏体热作模具钢热稳定性的内耗研究

采用内耗法研究了两种马氏体热作模具钢在高温服役过程中的弹性模量及内耗特征,结合JMA方程探讨了时效前期的动力学过程。结果表明:620℃热稳保温过程中4Cr2Mo2W2MnV钢的软化主要以马氏体基体回复为主,而3Cr2W8V钢基体中大量的W、C脱溶及合金碳化物的沉淀,导致材料力学性能明显下降。4Cr2Mo2W2MnV钢在620℃工作温度下的热稳定性比传统热作模具钢3Cr2W8V好,主要是由于基体中的较多的Mn和相对稳定细小的Mo、V系MC型碳化物对马氏体热作模具钢的热稳定性有贡献作用。     

低成本W4Mo2Cr4VNb钢的制备及力学性能研究

采用真空熔炼方法制备低成本W4Mo2Cr4VNb钢,研究淬火和回火工艺参数对其微观组织和力学性能的影响。结果表明,W4Mo2Cr4VNb钢的最佳热处理工艺为1 160℃淬火+3次580℃回火1 h,硬度可达65.4 HRC。与W9高速钢相比,W4Mo2Cr4VNb钢的合金元素含量低,降低了生产成本。     

压铸模用钢3Cr2W8V热处理工艺改进及应用

基于压铸模用钢3Cr2W8V的成分及性能特点,分析了3Cr2W8V传统热处理工艺的不足.结合生产实践,对压铸模用钢3Cr2W8V的热处理工艺进行了改进,针对压铸模具的应用条件,提出了几种不同热处理工艺方案.经生产实践检验,改进后的热处理工艺方案合理、科学,具有经济性和应用价值.     

三种模具钢的物性常数及CCT曲线

本文给出了三种模具钢4Cr5MoSiV9(H13),3Cr3Mo3W2V(HMI)·Cr12MolV(D2)钢的密度,弹性模量,线性热膨胀系数,导热系数及CCT曲线。