青島DC53模具鋼

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新型熱處理可提高模具鋼及DC53材料的使用壽命

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新型熱處理可提高模具鋼及DC53材料的使用壽命

發布日期:2018-08-19 作者: 點擊:

近年來一些新型的熱處理工藝對模具鋼的使用壽命有著質的飛越,尤其是對DC53這種市場上普遍認同的材料來說是提高壽命的不二選擇!這種熱處理是通過低溫速冷的方式改變材料組織從而提高壽命,業內稱此技術為冷處理

對于模具材料,特別是工模具鋼,冷處理工藝不僅能夠提高其硬度、強度和耐磨性,還能穩定尺寸,延長使用壽命等,是現在提高鋼鐵材料性能的一種有效手段。通常冷處理是指將工件置于0℃以下的處理。0}一100℃稱淺冷處理或冰冷處理,一130℃以下為超冷處理,也稱深冷處理。

對冷處理的應用最早追溯到100多年前,而冷處理這個概念的提出者是前蘇聯的一位科學家,當時他對高速鋼進行了一80℃的冰冷處理,但由于各種條件的限制,使得試驗結果不太理想[ca。隨著液氮的出現,在1965年,Barron對各種鋼進行了研究,發現隨著冷處理溫度的降低,鋼的各種性能得到了不同程度的改善。近些年來,冷處理取得了較大的進展。

冷處理是在傳統熱處理基礎上發展起來的一種新的工藝,這一工藝不僅可以使殘留奧氏體進一步轉變為馬氏體,還可以在低溫時析出細小碳化物,改善材料性能。雖然現在對冷處理的研究比較多,但是在工藝的處理方式和對現象的理論研究上還沒有達成一致,因此對冷處理的進一步深入研究很有必要。

模具是工業生產中極其重要而又不可或缺的特殊基礎工藝裝備,廣泛應用于機械、電子、汽車、航空、航天、輕工、軍工、交通、能源等領域,為我國經濟發展、國防現代化和高端技術服務起到十分重要的支撐作用。模具材料的性能直接決定模具的使用壽命,進而影響工業生產的成本及效率。冷作模具鋼DC53是日本大同特殊鋼株式會社對SKD 11進行改良的新型冷作模具鋼,克服了SKD 11高溫回火硬度和韌性不足等弱點,其技術規范載于日本工業標準(JIS ) 64404中。Chiu等分析了碳化物分布和殘余奧氏體對冷作模具鋼磨損性能的影響,研究表明DC53具有優良的耐磨性。Went'’研究了DC53沖蝕磨損性能,提出碳氮共滲處理可降低DC53的沖蝕磨損速率。Lee等’5’對SKD 11在內的4種常用冷作模具鋼進行研究,建立硬度與疲勞壽命的關系,并提出了冷作模具鋼疲勞壽命預測的理論模型。通過對某型齒輪常溫軋制成形平臺發生斷裂的滾軋輪進行斷口分析,得出其主要失效形式是疲勞斷裂。滾軋輪材料DC53冷作模具鋼的斷裂韌度及疲勞裂紋擴展的研究,因此,研究其斷裂力學性能很有必要。

1)開展斷裂力學試驗得到滾軋輪材料DC53冷作模具鋼的斷裂韌度風=22。18 MPa } m代應力比R=0。0 ,0。3 , 0。5時,Paris裂紋擴展速率公式材料參數C為3。439,1。293,1。582, m為2。66, 3。11, 3。13;擴展速率daldN隨應力比R增大而增大。

2)模擬結果與理論計算和試驗結論相一致,且與理論解的相對誤差在5%的小范圍內,模擬方法可有效地用于DC53冷作模具鋼裂紋應力強度因子的計算。

3)通過FRANC3D計算得到的標準CT試樣裂紋擴展壽命a-N曲線與裂紋擴展速率試驗得到的壽命總誤差在16.7%可接受的范圍內,且計算求得的曲線與試驗數據點基本處于較小誤差范圍內,因此裂紋擴展壽命的模擬方案較為準確,在工程中可應用于DC53冷作模具鋼材料及其制品的剩余工作壽命的估算。

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