热作模具钢热疲劳性能的研究现状与发展趋势

针对热作模具钢(各种热锻模、热压模、热挤压模和压铸模)的工作型腔表面高于600℃时易产生热疲劳裂纹和热疲劳失效问题,综合分析了国内外热疲劳的研究现状及其发展,重点讨论热疲劳试验方法、影响热疲劳的因素、热疲劳性能的评价方法以及热疲劳裂纹萌生和扩展机理,提出一些提高热作模具钢热疲劳性能的措施,以及今后热疲劳性能研究和发展趋势.     

Co-P合金镀层热疲劳裂纹萌生扩展的研究

对钢结硬质合金表面进行Co-P合金化学镀,对镀层进行25～680℃的热疲劳试验,研究了热疲劳裂纹在镀层的萌生与扩展特征。结果表明:热裂纹的出现包括孕育期、萌生期与扩展期;热裂纹优先在镀层表面应力最集中的区域萌生;在热裂纹萌生和扩展的同时伴随着氧化腐蚀,氧化腐蚀缩短裂纹的孕育期,促进裂纹的萌生。     

脉冲电流处理对新型热作模具钢热疲劳裂纹扩展的影响

采用自约束热疲劳试验法,研究了新型热作模具钢在热疲劳裂纹萌生阶段施加脉冲电流处理后的热疲劳裂纹扩展情况。结果表明:在热疲劳裂纹萌生的不同时机施加脉冲电流,对热疲劳裂纹扩展的影响效果存在明显差别。其中在热疲劳初始循环300次后再施加脉冲电流,效果较为显著,此时热疲劳裂纹细小,且均匀,裂纹扩展的速度较慢,横截面的显微硬度梯度下降也较慢。     

热作模具钢SDH3热疲劳机理

采用自约束热疲劳试验方法,对比研究了SDH3与H13钢的热疲劳性能,应用扫描电镜研究了SDH3热疲劳过程中裂纹的萌生和扩展,应用透射电镜分析了SDH3钢热疲劳前后显微组织和结构的变化。结果表明:经常规热处理后,SDH3钢热疲劳性能优于H13钢;对SDH3钢来讲,热疲劳裂纹由三叉晶界处萌生,并沿晶界扩展;SDH3钢的马氏体板条间存在薄膜状残留奥氏体,可有效释放裂纹尖端的应力并阻碍裂纹扩展;热疲劳过程中,基体组织发生回复再结晶,碳化物粒子发生粗化。     

QT400球墨铸铁的热疲劳行为

采用V形缺口试样,通过上限温度为500~900 ℃的热疲劳试验研究了QT400球墨铸铁的热疲劳行为,并对不同上限温度下材料热疲劳裂纹的萌生与扩展以及试样的显微组织与硬度等进行了分析。结果表明,热疲劳裂纹主要从试样的V形缺口底部萌生,上限温度越高,裂纹萌生越早,萌生后扩展速率也越快,其热疲劳寿命越低;随着上限温度的升高,试验后试样基体的硬度逐渐增加,上限温度由700℃上升到800℃时,试样硬度快速上升;热疲劳试验过程中的氧化腐蚀、球墨形态以及组织变化等为球墨铸铁QT400的热疲劳破坏的主要影响因素。     

连杆热模锻过程有限元分析及锻模寿命预测

建立了连杆热模锻过程有限元分析二维模型 ,计算了热机械耦合结果。分析了变形过程、温度变化、应力应变情况 ,预测了因锻模热机械疲劳裂纹出现而导致锻模失效的模具寿命     

SDH2与8407钢热疲劳性能的对比研究

采用Uddeholm自约束热疲劳试验机研究了新钢种（SDH2）和ASSAB8407钢的热疲劳性能，结果显示，SDH2钢具有比8407钢更好的热疲劳性能，其热疲劳损伤因子相对8407钢降低30％~60％。并采用扫描电镜探寻热疲劳裂纹萌生与扩展的机制得知，热疲劳裂纹常在硅酸盐类、MnS、氧化铝和富V大块碳化物与基体的交界面上和晶界处萌生，并沿链状碳化物和晶界扩展。     

热作模具钢热疲劳损伤因子的研究

由于Uddeholm标准图谱评定热疲劳程度尚不够完善，无法精确地评定热疲劳裂纹的级别，因此编制了一套计算机图像分析软件，对热疲劳裂纹进行定量分析，并完善了热疲劳损伤因子，用它定量地分析了进口8407和国产4C45MoSiV1热作模具钢的热疲劳性能，揭示了热模钢的热疲劳性能的变化规律，实现了热疲劳裂纹的计算机辅助评定。     

K403合金高压导向叶片的组织及热疲劳机理分析

为了加快验证新工艺制造的K403合金高压导向叶片的可靠性，采用热冲击试验模拟叶片实际服役环境，分析了热冲击前后叶片的微观组织及热疲劳裂纹的萌生及扩展机理。研究结果表明，高压导向叶片经过781次热冲击后，枝晶的二次枝晶间距明显增加，γ基体通道变宽，γ′相含量由53%降低至45.1%。疲劳裂纹不仅从叶片表面应力集中部位萌生，叶身内部大块碳化物由于冷热循环作用而破裂也可形成裂纹源。疲劳裂纹扩展速率在热冲击中前期由于热应力得到释放从而逐渐减慢，在热冲击试验的中后期由于γ′强化相逐渐减少，使得裂纹扩展阻力减少，裂纹扩展速率加快。     

液态模锻模具的热应力分析

本文对液态模锻模具中产生的热应力进行了分析及公式推导，同时不凹模壁厚上的温度变化进行了试验测定，根据计算可知，热应力的大小与凹模中存在的温度梯度成正比，而且切向热应力在凹模的内，外表面处达最大值，其中外表面为切向拉应力，在液态模锻时将加速裂纹发展，对模具寿命不利，故本文提出采用可换的双层凹模结构将有利于提高模具寿命。     

柴油机凸轮轴热锻模热处理工艺改进

5CrMnMo制作的热锻模在工作条件下常出现磨损、断裂及变形失效,为使模具获得硬度和韧性良好配合,针对生产实际中的柴油机凸轮轴热锻模,改进了热处理工艺,采用渗硼强化模腔表面,淬火加高温回火强韧化模具基体的复合热处理方法,使热锻模寿命得到了较大提高。     

Finite element analysis of die wear in hot forging processes

Design optimization of hot forging dies requires an accurate estimation of die wear. The presented paper introduces a finite element model for wear estimation that includes the process related thermal effects on hardness of the tool material. Fundamental investigations concerning the hardness evolution due to thermal softening of the tool material are presented. To obtain necessary data for model calibration by means of statistical analysis, optical measurements are performed on several industrial forging dies. The introduced model is proved to be applicable in wear estimation of hot forging dies over a large number of operating cycles.     

4Cr3Mo2V钢高速热模锻模具的应用研究

试验研究了用于ＡＭＰ５０－ＸＬ高速热模锻机的４Ｃｒ３Ｍｏ２Ｖ钢热作模具。生产试验表明，新开发的４Ｃｒ３Ｍｏ２Ｖ负热锻模的使用寿命明显高于Ｈ１１钢热锻模，也略高于Ｘ３２ＣｒＭｏＣｏＶ３３３钢热锻模的使用寿命。     

铸造热锻模具钢的研究与应用

与锻造模具钢相比，铸造模具钢虽然韧性低，但强度高，红硬性好，具有较低的缺口敏感性和较高的抗热疲劳性，国内外都对铸造热锻模具钢进行了大量的研究。新型铸造热锻模具钢（CHD钢）由于具有较高的强韧性和高温稳定性，使用寿命高于锻造模具，具有广阔应用前景。     

长寿命热锻模的磨损分析与寿命预测

连续锻压生产中,热锻模承受热负荷与机械负荷,将导致热锻模因磨损、断裂、塑性变形、机械疲劳等形式失效,其中磨损失效所占比例最大.基于功能梯度材料和表面熔覆相结合的强化技术试制了长寿命热锻模试样,分析对比了均质热锻模和长寿命热锻模的磨损分布,并对两种热锻模使用寿命进行预测.研究结果表明,采用基于功能梯度材料和表面熔覆相结合...     

热作模具钢热疲劳机理及性能改善的研究现状

热作模具钢的热疲劳性能是影响模具使用寿命的主要因素。对热作模具钢热疲劳性能的研究现状和评定方法进行了阐述,分析了组织演变、裂纹萌生和扩展对热疲劳性能的影响。同时对影响热疲劳性能的因素和改善热疲劳性能的方法进行了探讨和总结,并针对热作模具钢热疲劳研究的趋势进行了展望。     

碳含量对4Cr5Mo2V型热作模具钢冷热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验法,结合SEM、EDS以及Jmat-pro热力学计算软件等研究了碳含量(0.35%和0.71%)变化对4Cr5Mo2V型热作模具钢冷热疲劳性能的影响。结果表明:提高含碳量后,钢中析出大量细小弥散的MC型碳化物,从而使0.71%C钢的抗回火软化性能和热稳定性能均强于0.35%C钢;冷热疲劳循环1000次后,提高碳含量推迟了疲劳裂纹的萌生,当循环次数增加到2000次后,虽然0.71%C钢表面和基体的软化程度均弱于0.35%C钢,但该钢存在较多尺寸较大且呈聚集状态分布的未溶碳化物,这些碳化物在应力的作用下与基体脱离,脱离处成为裂纹扩展的通道,从而促进了疲劳裂纹萌生和扩展。     

4Cr5Mo2V钢曲轴热锻模具失效分析

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对失效曲轴热锻模具的心部、裂纹处及基体的夹杂物、强韧性和显微组织进行表征与分析,从而阐明模具开裂的原因。结果表明:该模具由4Cr5Mo2V钢制成,模具开裂主要是由组织不均匀和热疲劳引起的,心部组织在淬火时未完全淬透,导致心部存在贝氏体组织,从而产生较大的内应力,而热疲劳进一步加速裂纹拓展,最终导致模具过早失效。      

气门热精锻模具的正常与异常失效

气门热精锻模在正常工作时其失效方式为磨损、冷热疲劳裂纹或压塌。然而由于模具加工、安装或使用不当会造成开裂,R位刮伤、毛坯卡模或平台麻坑等非正常失效。本文对各种失效形式及其对模具寿命与经济效益的影响进行了探讨。