真空扩散焊接双金属复合模具钢的研究

论文摘要

高碳高合金冷作模具钢具有高硬度、高耐磨性,热处理后变形小,承载力大等特点,在国内外大中型冷作模具中得到广泛应用。但其碳化物偏析较严重,容易导致方向性变形和强韧性降低。将高硬度冷作模具钢与高韧性合金结构钢制成的双金属复合模具钢可以克服上述缺点,并且节约资源,降低成本。制造双金属复合模具钢可以采用热锻轧焊、爆炸焊和真空扩散焊等多种方法,其中以真空扩散焊为最佳选择。本文采用拉伸试验、弯曲试验、硬度试验、扫描电镜（SEM）断口形貌观察、能谱微区成分分析（EDX）、金相分析（OM）、显微硬度分析等方法研究了常用冷作模具钢Cr12MoV及高速钢W6Mo5Cr4V2（以下简称M2）与合金弹簧钢50CrVA、合金结构钢40Cr及高速钢M35的真空扩散焊接。结果表明:焊接温度为1150℃,焊接压力为20MPa,保温时间为30min,真空度小于1.0×10-1Pa的条件下即可以实现Cr12MoV/50CrVA、M2/50CrVA良好的冶金结合;拉伸试验、弯曲试验的断裂都发生在高硬度、高耐磨的Cr12MoV和M2上。因此,焊接面的结合强度已经高于Cr12MoV和M2的抗拉强度及抗弯强度。焊接温度为1100℃,焊接压力为20MPa,保温时间为30min,真空度小于1.0×10-1Pa的条件下即可以实现Cr12MoV/40Cr、M2/40Cr良好的冶金结合;拉伸试验、弯曲试验的断裂发生在高硬度、高耐磨Cr12MoV或者发生在低强度的40Cr上。因此,焊接面的结合强度已经高于Cr12MoV和40Cr的抗拉强度及抗弯强度。焊接温度为1150℃,焊接压力为20MPa,保温时间为30min,真空度小于1.0×10-1Pa的条件下即可以实现M2/M35良好的冶金结合;拉伸试验、弯曲试验的断裂都发生在高硬度、高耐磨的M2上。因此,焊接面的结合强度已经高于M2的抗拉强度及抗弯强度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 一、金属固态连接的实质
• 二、冷作模具钢与合金结构钢焊接的现状
• 三、真空扩散焊接的特点
• 四、真空扩散焊接规范参数的选择
• 五、本课题的立题依据与研究内容
• 第一章 试验材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 模具钢与结构钢真空扩散焊接
• 1.2.2 拉伸试验和弯曲试验
• 1.2.3 洛氏硬度试验
• 1.2.4 断口扫描观察及分析
• 1.2.5 结合区显微组织观察及能谱分析
• 1.2.6 结合区显微硬度的测定
• 本章小结
• 第二章 试验结果与分析
• 2.1 焊接试样力学性能
• 2.1.1 冷作模具钢/合金弹簧钢焊接试样力学性能
• 2.1.2 高速钢/合金弹簧钢焊接试样的力学性能
• 2.1.3 冷作模具钢/合金结构钢焊接试样力学性能
• 2.1.4 高速钢/合金结构钢焊接试样的力学性能
• 2.1.5 高速钢/高速钢焊接试样的力学性能
• 2.2 焊接试样的断口形貌
• 2.2.1 冷作模具钢/合金弹簧钢焊接试样的断口形貌
• 2.2.2 高速钢/合金弹簧钢焊接试样断口形貌
• 2.2.3 冷作模具钢/合金结构钢焊接试样断口形貌
• 2.2.4 高速钢/合金结构钢焊接试样的断口形貌
• 2.2.5 高速钢/高速钢真焊接试样的断口形貌
• 2.3 焊接结合区成分分析
• 2.3.1 Cr12MoV/50CrVA 试样结合区成分分析
• 2.3.2 M2/50CrVA 试样结合区成分分析
• 2.3.3 Cr12MoV/40Cr 试样结合区成分分析
• 2.3.4 M2/40Cr 试样结合区成分分析
• 2.4 焊接结合区显微组织分析
• 2.4.1 Cr12MoV/50CrVA 试样结合区显微组织分析
• 2.4.2 M2/50CrVA 试样结合区微观组织分析
• 2.4.3 Cr12MoV/40Cr 试样结合区微观组织分析
• 2.4.4 M2/40Cr 试样结合区微观组织分析
• 2.5 焊接结合区显微硬度分析
• 2.5.1 Cr12MoV/50CrVA 试样结合区显微硬度分析
• 2.5.2 M2/50CrVA 试样结合区显微硬度分析
• 2.5.3 Cr12MoV/40Cr 试样结合区显微硬度分析
• 2.5.4 M2/40Cr 试样结合区显微硬度分析
• 本章小结
• 第三章 讨论
• 3.1 结合区微观组织分析与讨论
• 3.2 真空扩散焊接机理的讨论
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢