主页 > 新闻中心 >

模具钢|热处理对dac55压铸模具性能的影响

来源:未知作者:admin发布时间:2017-07-27 17:00

 

由于质量轻,耐蚀性、延展性和成形性 好等优点,铝合金成为了有色金属行业最常见的产品之一 。市场上所需各种铝合金产品的制备,离不开铝合金压铸模具.如果没有质量优良的压铸模具,就没有高质量的铝合金产品.因此,铝合金压铸模具的使用性能十分重要.如何提高铝合金压铸 模具的性能,成为铝合金产品制造领域的一个重 要技术课题,引起了业界技术工程师和研发人 员的高度重视.随着有色金属行业的发展和对铝合金产品性能要求的不断提高,铝合金压铸模具的抗热疲劳性能、耐高温磨损性能等难以满足要求,国内外利用热处理来提高铝合金压铸模具使用性能 的研究较多。 本文采用不同的热处理工艺对 dac 55 汽 车用 铝合金压铸模具进行热处理,研究了热处理工艺对 dac 55 铝 合金压铸模具的高温硬度、耐高温磨损性能和抗热疲劳性能的影响 。

1 实验材料与方法

以 dac 55 钢 制 作的铝合金压铸模具为研究对象 , 其化学成分列于表 1 。

表 1 试样的化学成分 w(%)

tab.1 chemical composition of the samples

采用摩擦磨损试验机对试样的高温磨损性能进行测试 。 测试温度分别为 200 ℃ 和 500 ℃ 。 磨 轮转速为 2 000 r/min 、 磨 损 载荷 为 20 n 、 相 对 滑动 速度为100 mm/min 、 摩 擦 总转数为 2 000 r 、 冷 却 液为 0.5%重铬酸钾水溶液 。

采用箱式电阻炉对试样的抗热疲劳性能进行测试 。 首先 , 将各试样表面磨平 、 抛光 , 并用酒精清洗后吹干 , 并将其放入(105 ±3) ℃ 烘箱 中预热 30 min 。 随后 , 将试样放入(500 ±3) ℃ 电阻炉中保温 3 min , 再快速取出 , 再放入(25 ±3) ℃ 恒温水中保持 3 s 。 如 此循环重复 1 000 次后 , 用 金相显微镜观察试样感应中心位置处的裂纹

2 实验结果和讨论

2.1 高温硬度

表 2 为试样的高温表面硬度测试结果 。 可以看出 , 热处理可以提高 dac 55 铝 合金压铸模具的表面硬度 。 与未进行热处理的试样 1 相 比 , 采用分级淬火和(600 ±10) ℃ 二次回火工艺的试样 5 的 高温表面硬度最大 , 其 200 ℃ 表 面 硬度从 46.3 hrc 增 加 至62.6 hrc 。 500 ℃ 表 面 硬 度 从 43.4 hrc 增 加 至62.4 hrc 。 这主要是因为分级淬火和二次回火能更好改善压铸模具的组织 , 提高模具的高温表面硬度 。另外 , 试样 5 随机 5 个点 的表面硬度值差异最小 , 即表面硬度的均一性最好 。

图 3 为 淬火温度对压铸模具高温硬度的影响 。可以看出 , 在其他热处理工艺参数相同的情况下 , 随着淬火温度的升高 , 试样的表面硬度均呈现出先增大后降低的趋势 。 这主要是因为淬火温度过高或过低 , 都不利于改善压铸模具内部组织 , 从而不利于提高模具的表面硬度 。

表 2 试样的高温表面硬度值

tab.2 surface hardness of the samples

图 3 淬火温度对高温表面硬度的影响

fig.3 effect of quenching temperature on

surface hardness of the samples at high temperature

图 4 为回 火温度对压铸模具高温硬度的影响 。可以看出 , 在其他热处理工艺参数相同的情况下 , 随着回火温度的升高 , 试样的表面硬度均先增大后减小 。 这主要是因为回火温度过高或过低 , 都不利于更好的改善压铸模具组织 , 不能起到很好的热处理强化效果 。

图 4 回火温度对高温表面硬度的影响

fig.4 effect of tempering temperature on

surface hardness of the samples at high temperature

图 5 试样的高温磨损性能测试结果

fig.5 test results of wearing resistance at

high temperature for the samples

2.2 高温磨损性能

图 5 为试样的高温磨损性能测试结果 。 可以看出 , 试样 1 的 磨 损体积最大 , 经热处理后的 dac55铝合金压铸模具试样的磨损体积均降低 , 尤其是采用分级淬火和(600 ±10) ℃ 二次回火工艺的试样 5 , 其磨损体积最小 。 200 ℃ 条件下磨损体积从 280 ×10-3mm3

减小至 11 ×10-3 mm3 , 减小了 96.07% 。 500 ℃ 条件下磨损体积从 347 ×10-3 mm3 减小至 26 ×10-3 mm3 , 减小了92.51% 。 此外 , 随 着淬火温度从 990 ℃ ±10 ℃ 增 加至 1 050 ℃ ±10 ℃ 或 者 回火温度从 560 ℃ ±10 ℃ 增加 至 640 ℃ ±10 ℃ , dac55 铝 合金压铸模具的磨损体积均呈现出先增大后减小的趋势 , 即 dac55 铝合金压铸模具的耐高温磨损性能先提高后降低 。 这与试样的表面硬度测试结果一致。

2.3 抗热疲劳性能测试结果及讨论

图 6 为试样表面的热疲劳裂纹形貌。 可以看出 ,与未经热处理的试样 1 相比, 热处理后的模具经过上述温度的 1 000 次循环后表面热疲劳裂纹均有变细 , 尤其是采用分级淬火和 (600±10) ℃ 二 次 回火工艺 的 试样 5, 其热疲劳裂纹细化最为明显 。 可见 , 从提高 dac55 铝 合金压铸模具抗热疲劳性能的角度出发, 其优选的热处理工艺为试样 5 所采用的工艺 。

3 结论

适当 的热处理工艺 , 有利于提高 dac55 铝合金压铸模具的高温硬度、耐高温磨损性能和抗热疲劳性能。 与未进行热处理相比, 分级淬火和(600±10) ℃二次回火可使 dac55 铝合金压铸模具的 200 ℃ 表面硬 度增加 16.3 hrc、500 ℃ 表 面 硬度增加 19 hrc、200 ℃ 磨 损 体积减小 96.07%、500 ℃ 磨 损 体积减小92.51%、 热 疲劳裂纹明显变细 。 为提高耐高温磨损性能和抗热疲劳性能 , dac55 铝 合金压铸模具的淬火工艺优选为:(1 020±10)℃×1 h 后 (1 000±10)℃×1 h的分级淬火, 回火工艺优选为(600±10)℃×4 h 二次回火。