新型耐腐蝕易切削模具鋼研究.pdf

1、隨著國(guó)內(nèi)外制造業(yè)廣泛采用精密沖壓、壓力鑄造、冷擠壓、熱擠壓等模具成型無(wú)切削、少切削工藝，使得模具行業(yè)在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。由于模具形狀復(fù)雜，加工精度要求高，加工難度大，因此，要求模具鋼要有良好的加工性能。此外，某些塑料如聚氯乙烯、氟塑料、阻燃性ABS等，會(huì)分解出氯化氫、氟化氫、二氧化硫等腐蝕性氣體，對(duì)模具有一定的腐蝕作用，因此要求此類塑料制品的模具應(yīng)具有耐腐蝕性能，此類模具鋼代表鋼號(hào)為4Cr13和4Cr16Mo。對(duì)于耐腐蝕模具鋼而

2、言，傳統(tǒng)的硫系易切削鋼雖然具有良好的切削性能，但是卻降低了材料的耐腐蝕性能和熱塑性，并帶來(lái)各項(xiàng)異性。高溫下MnS或(Fe．Mn)沿晶界沉淀，MnS易溶于酸性氯化物溶液，常成為腐蝕源導(dǎo)致耐點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕性能下降。因此，開(kāi)發(fā)耐腐蝕性能和易切削性能具佳的模具鋼將成為模具鋼的新發(fā)展方向。 本文利用SDT-Q600差熱分析儀和DIL805A相變儀分析了銅元素對(duì)4Cr16Mo鋼相變的影響；采用硬度測(cè)量，金相組織觀察，X射線，電子顯微鏡研究

3、了4Cr16Mo鋼的時(shí)效處理工藝，利用浸泡腐蝕、鹽霧腐蝕以及極化曲線對(duì)4Cr16Mo鋼及4Cr16MoCu鋼的耐腐蝕性能進(jìn)行了對(duì)比研究。通過(guò)車削試驗(yàn)、銑削試驗(yàn)和鉆削試驗(yàn)研究了銅元素對(duì)4Cr16Mo鋼切削加工性能的影響。利用高分辨透鏡和掃描電鏡對(duì)4Cr16MoCu鋼中的易切削相進(jìn)行了觀察，進(jìn)而提出了銅提高塑料模具鋼切削性能的機(jī)理。利用GLEEBLE試驗(yàn)機(jī)研究了4Cr16Mo和4Cr16MoCu的高溫?zé)崴苄?。主要研究成果包括以下幾個(gè)方面：

4、 1．4Cr16Mo鋼中添加合金元素Cu，可顯著提高切削性能，同時(shí)減少刀具磨損量達(dá)70％；切屑厚度小，切屑顏色淺，切削熱小。Cu含量為1.4％的4Cr16MoCu綜合切削性能最好。 2．4Cr16Mo鋼中添加合金元素Cu可顯著提高抗C1-1介質(zhì)腐蝕性能。在10％鹽酸介質(zhì)中的腐蝕速率可降低60％；在5％NaCl溶液鹽霧腐蝕試驗(yàn)中表現(xiàn)出了極佳的耐點(diǎn)蝕性能，腐蝕面積減少60％以上。 3．4Cr16MoCu．經(jīng)1050℃固

5、溶處理后，再經(jīng)650℃時(shí)效處理之后的析出物主要是M23C6型碳化物和富銅相，富銅相大小為10nm左右，呈均勻、細(xì)小、彌散狀態(tài)分布在基體當(dāng)中，富銅相中的碳元素含量相當(dāng)?shù)母撸|(zhì)量百分?jǐn)?shù)為37.5％，原子百分?jǐn)?shù)為76％。碳元素以典型的2H石墨形式存在，富銅相實(shí)際為富銅-石墨相。銅．石墨復(fù)合相以銅為中心，石墨分布于銅的周圍。銅-石墨復(fù)合相中的石墨能在刀具的切削刃上形成一層固體潤(rùn)滑膜潤(rùn)滑刀具，隔斷了刀具與材料的直接接觸，降低了刀具的磨損。提高了材

6、料的切削性能。 4．高溫拉伸和壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明，銅含量越高，鋼的熱變形性能越差。4Cr16Mo鋼在900℃以上變形時(shí)，變形抗力明顯減??；而4Cr16MoCu1.4鋼在950℃以上變形時(shí)，變形抗力才明顯減小。4Cr16Mo鋼的終鍛溫度為900℃即可；而4Cr16MoCu1.4鋼的終鍛溫度不能低于950℃。 5．4Cr16Mo添加Cu元素之后回火穩(wěn)定性有所提高，回火溫度至少高出50℃。為達(dá)到塑料模具鋼的硬度要求(HRC30～38)，