青島DC53模具鋼

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直接影響DC53性能的幾種合金元素

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直接影響DC53性能的幾種合金元素

發布日期:2018-09-09 作者: 點擊:

DC53冷作模具鋼的性能主要取決于材料的成分與熱處理工藝,通過添加合金元素和優化熱處理工藝,可以很好的改善模具鋼的性能。合金元素主要是通過在鋼中與鐵元素形成固溶體或溶入鐵的碳化物滲碳體中,從而影響合金相的組成或相的轉變。目前常用的合金元素主要有以下幾種:

⑴Cr 元素:Cr 在鋼中主要根據含量不同分別形成合金滲碳體或碳化物,可以阻礙 C 原子擴散,使材料具有很好的奧氏體穩定性。同時由于 Cr 元素的溶入,使C 曲線向右發生移動,降低了鋼的臨界冷卻速度,提高了淬透性,使鋼的強度和韌性得到提升。但這也間接的增加了鋼的回火脆性,尤其在高 Cr 鋼中比較明顯。

⑵Mo 元素:Mo 在鋼中既可以與 C 形成化合物,也可以溶于鐵素體和奧氏體中形成固溶體。Mo 也是使 C 曲線右移元素之一,通過 Mo 的溶入降低了鋼的臨界冷卻速度,提高了淬透性,其作用介于 Mn 與 Cr 之間。Mo 有很好的固溶作用,可以提高材料的硬度和強度,同時作為單一元素溶入時,Mo 可以增加鋼的回火脆性,但與 Cr 和 Mn 等元素共存時,卻又可以抑制其它元素帶來的回火脆性。

⑶V 元素:V 是強碳化物形成元素,與 C 有很強的結合力,其碳化物硬度高,分散均勻,有很好的耐磨性。同時在轉變中可以細化馬氏體晶粒,降低有害元素 P帶來的冷脆性。在實際應用中為了保持良好的加工性能,一般 V 元素的含量應控制在 1%以下。

⑷Mn 元素:Mn 元素是弱碳化物形成元素,其在鋼中主要溶于鐵素體,只有少部分與 C 形成合金滲碳體。其主要作用是具有很好的固溶強化效果,并可以在冷卻轉變中使 C 曲線向右偏移,降低了鋼的臨界冷卻速度,提高了淬透性,增強鋼的強度、塑性和熱加工性能。同時 Mn 可以與有害元素 S 形成 MnS,降低產生熱裂的危險。但也應該注意隨著 Mn 含量的增加也會降低材料的抗腐蝕能力和焊接性能,所以 Mn 的含量應該控制在一定范圍之內。

⑸Si 元素:Si 元素在鋼中主要以固溶體的形態溶于鐵素體或奧氏體中,其固溶效果類似于 Mn,可以有效提高鋼的強度和塑性。但不同點在于 Si 元素不與 C 形成化合物,在一定溫度下有強烈促進石墨化作用,尤其在中碳鋼和高碳鋼中比較明顯。

材料在工作服役過程中,其耐磨性受到多方面因素的交叉影響,目前已知影響材料耐磨性的主要因素有以下幾種:

⑴硬度:材料的硬度反應的是材料抵抗其它物體壓入其表面的能力,而硬度高的物體在與其它物體壓接觸時,產生的凹坑淺,所以做切削運動時產生的磨屑少,磨損量就小。所以材料的硬度可以近似的衡量材料的耐磨性。但是由于材料的組織與成分各不相同,在硬度相同的條件下,有的材料組織無法在特定磨損條件正常工作,所以硬度只是比較材料耐磨性的一個參考因素。

⑵溫度:溫度的不同往往會造成材料硬度、互溶性、晶體結構和氧化速率的差異,進而影響材料的耐磨性。隨著溫度的升高材料的硬度會下降,硬度的下降往往伴隨磨損率的上升。高溫下材料的互溶性更好,氧化速度更快。

⑶晶體結構和互溶性:有些晶體結構的金屬材料具有優越的耐磨性,如密排六方點陣金屬,其摩擦系數大致在 0.2-0.4 之間,這類金屬多用于耐磨合金的添加元素,如鈷就是其中一種。互溶性差的兩個金屬具有低的摩擦系數和小的磨損量。

⑷強度:金屬材料中的抗磨硬質相是體現材料耐磨性的主要因素,而如果材料基體強度不夠,無法對抗磨硬質相起到支撐保護的作用,便不能表現出優異的耐磨性,所以強度與硬度共同作用影響著材料的耐磨性。

⑸塑性和韌性:塑性反應的是材料變形而不破壞的能力,韌性反應的是材料斷裂過程中吸收能量的能力。所以高塑性和韌性材料可以吸收較大的能量,承受變形能力大,并且裂紋不易于形成與擴展,造成的磨損量就小。

⑹材料的夾雜物及缺陷:鋼在冶煉過程中,往往會包含一些夾雜物和缺陷,這些因素對鋼的疲勞磨損有很大的影響。如鋼中含有氮化物或氧化物等帶棱角質點,由于與基體變形不協調,會在變形過程中造成空隙,使材料應力集中,易于裂紋的產生于擴展,進而使材料失效。所以我們在冶煉耐磨材料時,一定要控制夾雜物的數量。

⑺表面粗糙度:一般情況下,抗疲勞磨損能力隨著表面粗糙度的減少而上升。但當表面粗糙度小到某一特定值后,其影響能力就會變的很小。但應注意,如果接觸應力過大則無論粗糙度多小,其抗疲勞能力都不會很高。

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