低碳低合金塑料模具钢轧制与热处理工艺研究

论文摘要

随着塑料工业的迅速发展,塑料模具钢的需求量越来越大,对钢的性能的要求也越来越高。目前国际上广泛使用的塑料模具钢为美国P20钢和瑞典718钢,同时各国模具钢生产厂家基于本国的标准不断改进,形成了自己的牌号。因此,在P20钢的基础上开发新的钢种以及研究相应的热轧和热处理工艺,对推动我国塑料模具钢的发展具有一定的意义。本文是在P20钢成分的基础上改变化学成分,开发新型低碳低合金塑料模具钢,研究实验钢的控轧控冷（TMCP）工艺和调质处理工艺,着重分析轧制态和调质态实验钢组织性能的差异,为设计合理的实验钢成分和制定最优的控轧控冷和热处理工艺提供依据。论文的主要内容包括以下几个方面：（1）在P20钢成分的基础上,通过降低碳含量,增加锰含量,以及加入少量的微合金元素,确定No.1实验钢的成分。该实验钢的TMCP结果表明：实验钢轧制态的硬度和强度很高、韧性偏低；总体上看,轧制态实验钢的性能未达到P20钢标准。（2）对No.1实验钢进行调质处理研究,结果表明：淬火温度偏低,奥氏体化不充分,淬火组织为马氏体、贝氏体和块状铁素体,回火组织为回火托氏体和回火索氏体；随着回火温度的升高,实验钢的韧性升高、硬度降低。当回火温度在590-660℃范围时,实验钢的韧性及硬度均满足要求。（3）对No.1实验钢的成分进行调整,确定No.2实验钢的成分范围。TMCP实验结果表明：No.2实验钢轧制态的强度、硬度以及韧性在轧后空冷条件下满足要求,但冷速过快时,硬度偏高；冷速过慢时,硬度和强度均偏低。（4）对冷速过慢和过快的实验钢进行调质处理研究,结果表明：当淬火温度为970℃,奥氏体化较充分,淬火组织为马氏体和残余奥氏体,回火组织均为回火索氏体。随着回火温度升高,实验钢的硬度降低,而韧性提高,实验钢在590℃左右回火时硬度满足要求。（5）通过对比分析两次轧制和热处理实验,得到较为理想的实验用钢的化学成分,并制定了较优的轧制工艺及调质处理工艺。实验钢的强度、硬度及韧性等性能均达到或超过了P20钢标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外塑料模具钢的发展状况
• 1.2.1 国内塑料模具钢发展状况
• 1.2.2 国外塑料模具钢发展状况
• 1.2.3 国内塑料模具钢的发展前景展望
• 1.3 合金元素在钢中的作用
• 1.3.1 合金元素与铁和碳的相互作用
• 1.3.2 合金元素对相变的影响
• 1.4 控制轧制和控制冷却技术
• 1.4.1 控轧控冷工艺目的和作用
• 1.4.2 控轧控冷工艺参数特点
• 1.5 本课题研究的目的与意义
• 1.6 本课题研究的主要内容
• 第2章 实验钢轧制与热处理工艺研究
• 2.1 实验钢成分设计
• 2.1.1 成分设计
• 2.1.2 实验钢与P20钢成分对比
• 2.2 实验钢第一次轧制工艺研究
• 2.2.1 轧制工艺
• 2.2.2 轧制后力学性能实验
• 2.2.3 轧制后显微组织观察
• 2.3 实验钢第一次轧制后热处理工艺研究
• 2.3.1 实验钢第一次轧制后调质处理工艺制定
• 2.3.2 调质处理后力学性能实验
• 2.3.3 调质处理后金相显微组织观察
• 2.4 小结
• 第3章 实验钢的成分调整与工艺优化
• 3.1 实验钢成分修正
• 3.2 实验钢的连续冷却转变
• 3.2.1 实验原理
• 3.2.2 实验方案
• 3.2.3 实验结果及分析
• 3.2.4 实验钢的连续冷却转变组织
• 3.3 实验钢第二次轧制工艺研究
• 3.3.1 实验钢第二次轧制工艺制定
• 3.3.2 实验钢第二次轧制后力学性能实验
• 3.3.3 轧制后金相显微组织观察
• 3.3.4 轧制态组织透射电镜观察
• 3.4 实验钢第二次轧制后热处理工艺研究
• 3.4.1 实验钢第二次轧制后热处理工艺制定
• 3.4.2 调质处理后力学性能实验
• 3.4.3 调质处理后金相显微组织观察
• 3.5 小结
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢