铸造高合金冷作模具钢镶块的研究

论文摘要

目前,汽车模具生产厂家采用的Cr12MoV冷作模具钢镶块均是采用锻造成坯,然后经机加工成形的。制造形状复杂、落差较大的模具,刃口镶块多有三分之一以上的材料被加工掉,致使材料浪费,加工工时增加,模具制造周期增长,成本增加。由于上述诸方面的原因,汽车模具生产厂家迫切希望研究试制出采用铸造成型,性能类似锻造Cr12MoV冷作模具钢的汽车覆盖件模具铸造高合金冷作模具钢镶块。采用均匀设计法筛选优化汽车覆盖件模具铸造高合金冷作模具钢镶块材料的化学成分,通过四种不同的退火工艺,四种不同的淬火工艺以及四种不同的回火工艺系列试验研究,综合分析各种方案处理后,试验材料的组织及力学性能,从而择优选取汽车覆盖件模具铸造高合金冷作模具钢镶块最佳的热处理工艺方案。并采用本试验研究成果,试制了5623 kg,126件汽车覆盖件模具的镶块,加工装配了两套汽车拉延模具,经汽车生产厂初步试用,已冲压9000多件覆盖件,反映良好。试验结果表明,优化的汽车覆盖件模具铸造高合金冷作模具钢镶块材料的化学成分为:C:1.35%,Si:0.50%,Mn:0.50%,Cr:11.00%,Mo:0.50%,V:0.80%,Nb:0.05%(wt%);退火工艺方案为循环球化退火工艺,淬火工艺方案即缓慢升温(升温速度小于50℃/h)至1110℃保温30分钟油淬处理,采取两次回火工艺方案,加热温度为520℃,保温时间为60分钟。本课题研究的汽车覆盖件模具铸造高合金冷作模具钢镶块的力学性能接近锻造处理的Cr12MoV模具钢镶块,组织优于目前工厂生产应用的锻造Cr12MoV模具钢镶块。该材质镶块经加工淬火处理装配后未出现裂纹或断裂,与加工同样数量锻造Cr12MoV模具钢镶块相比,加工工时节省30%~40%,材料节省25%~35%。汽车覆盖件模具铸造高合金冷作模具钢镶块的研究成功将能够代替锻造Cr12MoV模具镶块用于生产冲裁和拉延厚度大于1 mm的厚钢板和高强钢板的汽车覆盖件模具镶块,将比铸造7CrSiMnMoV火焰淬火钢镶块的研究成功具有更大的社会效益和显著的经济效益,以及一定的新型模具材料开发研究的理论参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 模具钢的发展概述
• §1-2 国内外冷作模具钢的发展
• 1-2-1 国外冷作模具钢的发展
• 1-2-2 国内冷作模具钢的发展
• §1-3 汽车模具材料的发展
• §1-4 铸造模具的发展概述
• 1-4-1 铸造模具的优点及对铸造模具的要求
• 1-4-2 铸造模具成形方法
• §1-5 研究的内容及意义
• 1-5-1 研究的目的
• 1-5-2 研究内容
• 1-5-3 研究意义
• 1-5-4 研究技术路线及条件
• 第二章 试验产品材料制备及检测
• §2-1 试验产品材料的制备
• 2-1-1 试验原材料
• 2-1-2 试验场地及设备
• §2-2 试验方案
• 2-2-1 试验材料的成分设计
• 2-2-2 试验材料的配方均匀设计
• 2-2-3 试验材料性能测试
• 2-2-4 试验材料相变点的测定
• 2-2-5 试验材料的热处理工艺方案
• 第三章 试验结果分析及讨论
• §3-1 光谱分析结果
• §3-2 试验材料铸态组织及硬度
• 3-2-1 试验材料的铸态组织
• 3-2-2 试验材料的铸态硬度
• §3-3 试验材料退火态组织及硬度
• §3-4 均匀设计试验结果分析
• §3-5 奥氏体化温度对其组织及硬度的影响
• §3-6 回火温度对其组织及力学性能的影响
• 3-6-1 回火温度对其组织及硬度的影响
• 3-6-2 材料的冲击韧性及抗拉强度
• 3-6-3 材料的冲击断口分析
• §3-7 本章小结
• 第四章 试验产品材料在实际生产中的应用
• §4-1 试验产品材料的应用领域
• §4-2 试验产品制造工艺流程
• 4-2-1 实型铸造成形工艺
• 4-2-2 退火工艺
• 4-2-3 淬火及回火工艺
• 4-2-4 机加工成形工序
• §4-3 试验产品的生产试用
• §4-4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文