新型耐腐蝕易切削模具鋼研究.pdf

1、隨著國內外制造業(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切削、少切削工藝，使得模具行業(yè)在世界范圍內得到了迅速發(fā)展。由于模具形狀復雜，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，會分解出氯化氫、氟化氫、二氧化硫等腐蝕性氣體，對模具有一定的腐蝕作用，因此要求此類塑料制品的模具應具有耐腐蝕性能，此類模具鋼代表鋼號為4Cr13和4Cr16Mo。對于耐腐蝕模具鋼而

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，并帶來各項異性。高溫下MnS或(Fe．Mn)沿晶界沉淀，MnS易溶于酸性氯化物溶液，常成為腐蝕源導致耐點腐蝕和縫隙腐蝕性能下降。因此，開發(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4Cr16Mo鋼相變的影響；采用硬度測量，金相組織觀察，X射線，電子顯微鏡研究

3、了4Cr16Mo鋼的時效處理工藝，利用浸泡腐蝕、鹽霧腐蝕以及極化曲線對4Cr16Mo鋼及4Cr16MoCu鋼的耐腐蝕性能進行了對比研究。通過車削試驗、銑削試驗和鉆削試驗研究了銅元素對4Cr16Mo鋼切削加工性能的影響。利用高分辨透鏡和掃描電鏡對4Cr16MoCu鋼中的易切削相進行了觀察，進而提出了銅提高塑料模具鋼切削性能的機理。利用GLEEBLE試驗機研究了4Cr16Mo和4Cr16MoCu的高溫熱塑性。主要研究成果包括以下幾個方面：

4、 1．4Cr16Mo鋼中添加合金元素Cu，可顯著提高切削性能，同時減少刀具磨損量達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介質腐蝕性能。在10％鹽酸介質中的腐蝕速率可降低60％；在5％NaCl溶液鹽霧腐蝕試驗中表現(xiàn)出了極佳的耐點蝕性能，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、細小、彌散狀態(tài)分布在基體當中，富銅相中的碳元素含量相當?shù)母撸|量百分數(shù)為37.5％，原子百分數(shù)為76％。碳元素以典型的2H石墨形式存在，富銅相實際為富銅-石墨相。銅．石墨復合相以銅為中心，石墨分布于銅的周圍。銅-石墨復合相中的石墨能在刀具的切削刃上形成一層固體潤滑膜潤滑刀具，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結果表明，銅含量越高，鋼的熱變形性能越差。4Cr16Mo鋼在900℃以上變形時，變形抗力明顯減小；而4Cr16MoCu1.4鋼在950℃以上變形時，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℃。為達到塑料模具鋼的硬度要求(HRC30～38)，