高锰钢现状研究论文

车削刀片

模具是现代制造业核心工具,是工业制造中不可缺少的成型工具。近20年来，我国模具工业发展非常迅速,尤其是近几年,模具需求一直以每年15%左右的速度快速增长。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了强大的动力。作为主要模具材料的模具钢则是模具制造的基础,随着模具工业的迅速发展,对模具钢的数量、质量、品种、规格、性能等各个方面提出更高、更新的要求。Cr12MoV钢是应用最为广泛的冷作模具钢"。虽然强度、硬度较高,耐磨性好，但其韧度较差,对热加工工艺和热处理工艺要求较高，处理工艺不当，很容易造成模具的过早失效[2-3]。

Cr12MoV是国标的说法，德标叫做：X165CrMoV12

化学成份：

碳 C ：～

硅 Si：≤

锰 Mn：≤

硫 S ：≤

磷 P ：≤

铬 Cr：～

镍 Ni：允许残余含量≤

铜 Cu：允许残余含量≤

钒 V ：～

钼 Mo：～

电炉真空精炼生产，锻造开坯，共晶碳化物均匀，高淬透性，高耐磨性，高韧性，淬火时体积形变小；因此它的市场用量非常的大。

①减少Cr、Mo、V元素的含量，直接降低成本，也严重影响使用性能，如用Cr8、Cr12充当Cr12MoV；

②改变其生产方法，用中频炉代替电炉精炼，导致的成分杂质过多，用连铸方法代替球化退火，减少压延比等等多种方法来减少成本，zui终客户在使用时材料达不到预期的效果，模具寿命减少，严重的直接导致开裂报废。

研究发现,淬火过程中得到马氏体加下贝氏体复相组织具有比单一马氏体或者下贝氏体组织更好的强韧性[°;另外,淬火后组织中含有适量的残留奥氏体可一定程度上提高材料的韧性,对于合金钢来说,合金元素的种类和含量对钢淬火后残留奥氏体的量也有显著影响[5;合理的淬火温度会使钢保留需要的高温组织和细小的晶粒,以保证回火后获得良好的综合性能。

近年来,国内外学者在Cr12MoV钢热处理新工艺方面开展了广泛的研究[68]。研究表明,Cr12MoV钢中碳化物的形态和分布对其韧性有很大影响(弥散碳化物析出强化)。因此,通过适当的回火工艺控制材料组织中碳化物的形状、数量、尺寸和分布等,可改善强韧性，获得较高的综合力学性能。另外,不同回火温度对合金钢的拉伸和冲击性能有很大影响,通常情况下,增加回火温度会增加冲击韧性并降低拉伸强度;由于二次硬化现象的发生,在500 ~600 ℃间增加回火温度也可一定程度上提高合金钢的硬度。综上,在Cr12MoV热处理工艺开发已取得了一些成果,但也存在工艺过程较复杂.热处理过程能源消耗大等缺点。本论文拟通过研究不同回火工艺参数条件下Cr12MoV钢的微观组织和力学性能特征,进而找出更节能的热处理工艺。

试验采用的Cr12MoV钢是一种典型的高碳高合金钢,其化学成分见表1。将用于热处理的Cr12MoV钢加工成大小为$b20 mm x 50 mm 的圆柱试样,进行调质试验,具体工艺为1025℃淬火,在490、510 ℃分别保温、3 h。对热处理后的试样进行力学性能分析和微观组织表征。为了检验热处理后试样的切削性和耐磨性,采用MHT-10显微硬度测量仪(载荷砝码100 g,加载时间10 s)对硬度进行测量;利用Rigaku PSPC/MICRO应力分析仪对残余应力进行测量,具体位置见图1。采用JEOLJXA-8100电子探针(EPMA )对元素分布进行测定;采用ZEISS Axiovert 200 MAT光学显微镜观察微观组织分布;采用Rigaku Smartlab X射线衍射仪对不同衍射峰进行物相标定,通过相对强度法计算残留奥氏体体积分数。

畸变量及力学性能分析

图2为不同回火条件下Cr12MoV钢试样畸变量、残余应力和硬度分布的测量结果。从图2中可以看出,不论是试样底面还是侧面,当回火时间由 h增加到3 h时,残余应力显著降低,畸变量显著减小。通常情况下,表面压应力越高,则疲劳强度越高,切削性能越差。因此,通过增加回火时间降低表面压应力,可提高钢的切削性能。通过比较490℃和510℃回火温度下的测量结果,发现与回火时间相比,回火温度对畸变量和残余应力的影响较小。

图2( c)为测量得到的硬度结果。可以看出,尽管随着回火时间的增加 ,最大硬度值降低,但当回火时间较长时,试样不同位置的硬度分布更为均匀。当前研究采用的Crl2MoV钢热处理前硬度为 ,热处理后各测定点硬度均大于此值,并没有因为回火处理出现硬度下降。另外,从图2( c)中还可以看出,不同回火温度条件下测量得到的硬度结果变化较小。

承担的部分纵向科研项目列表序号 项目名称 项目来源 项目级别 1 氢化锆表面氢阻挡层制备工艺研究 国家级 国家级 2 基于碳纳米管/纳米过渡金属氧化物复合材料的超大容量离子电 国家自然科学基金 国家级 3 室温磁制冷材料及室温磁制冷样机研制 863 国家级 4 室温磁制冷样机及磁制冷材料的研究 国家级 国家级 5 铁电薄膜用Pt/Ti/SiO2/Si电极特性研究 973 国家级 6 纳米钨铜复合材料的研究与应用 省科技厅重点 省部级 7 CoO2/Ca2CoO3超晶格热电材料的界面稳定性研究 省部级 省部级 8 钠米钨铜复合材料制备技术及机理研究 省人事厅学科带头人 省部级 9 医用介入导管材料表面润滑改性研究 省科技厅应用 省部级 10 钒钛铌多元合金强化耐热耐磨材料及应用的开发 省科技厅攻关 省部级 11 镁合金压铸件环保型表面处理技术研究 省科技厅重点 省部级 12 镁合金快速成膜技术及电磁功能膜制备技术研究 省科技厅应用 省部级 13 聚氨酯弹性体/无机纳米功能复合材料研究 省部级 省部级 14 铝型材挤压模具工作状况的数值分析与模拟 省科技厅应用 省部级 15 Ti合金氢脆及形成机理研究 省科技厅应用 省部级 16 新型镁合金压铸关键技术研究 省科技厅重点 省部级 17 清洁能源型内燃机缸套金属型覆砂铸造工艺研究 省科技厅重点 省部级 18 强韧铸铁的断裂韧性研究 省科技厅应用 省部级 19 新型稀土——镁合金研究 省科技厅应用 省部级 20 碳化物团球化机制及新型抗磨材料的研究 省科技厅应用 省部级 21 铁路道岔心轨新——高性能耐磨材料研究(自筹) 省科技厅重点 省部级 22 TZS888合金及其应用基础研究 省科技厅应用 省部级 23 稀土金属镨纳米晶快淬粘结永磁材料的应用研究 省教育厅自然重点 厅市级 24 大功率发动机活塞表面陶瓷化处理技术研究 省教育厅自然重点 厅市级 25 高性能水性聚氨酯弹性体研究 省教育厅自然青基 厅市级 26 低温烧结微波陶瓷介电性能研究 省教育厅科研基金 厅市级 27 异种金属连接技术及其应用 省教育厅重点实验室专 厅市级 28 优质碘化铅单晶体生长及碘化铅探测器研制 省教育厅自然重点 厅市级 29 纳米钨铜复合材料制备技术及机理研究 省教育厅自然预研 厅市级 30 纳米陶瓷表面耐磨热障层强韧性研究 省教育厅自然重点 部分科研项目介绍：（共有七个，均用斜体黑体表示题目）一、项目名称：铁路道岔（辙叉）心轨新一代高性能耐磨材料研究项目来源：四川省科技厅重点项目项目简介：本研究利用发明新型奥-贝耐磨钢，成功地代替高锰钢材质开发应用提速组合辙叉，其使用寿命及通载量比高锰钢材质至少提高1-2倍，寿命达2-5年，通载量达2-3亿吨。项目成果：本项目于2001年四川省科技厅鉴定，技术达到国内领先、世界先进水平，2002年获国家科技成果重点推广计划项目，2007年获四川省科技进步二等奖。申请发明发明专利两项。项目成果在全国铁路系统广泛推广应用，并将研究成果用于本科教学中。二、项目名称：硬质阳极氧化新技术及成套设备项目来源：四川省教育厅自然科学重点项目简介：在研究认识氧化陶瓷膜的生长机制的基础上，研制出与陶瓷膜的生长机制相适应的“硬质氧化新技术及计算机控制的恒流脉冲多功能自动化及成套设备”。特点是低能耗、效率高、工艺稳定性好，并有利于环保。该技术在国内处于先进地位。项目成果：成果已被全国各地企业、高校及研究所采用，生产出口产品或进行科学实验，并为本科生提供课程实验、毕业论文实验和教师的科研支持。三、项目名称：室温磁制冷样机及室温磁制冷材料的研究项目来源：国家“九五”重点攻关项目、国家“十五”863项目项目简介：1、采用国产原材料研制出室温磁制冷材料Gd-Si-Ge，材料达到美国Ames实验室的技术指标并用于室温磁制冷样机中；2、开发了新型室温磁制冷材料；3、开发了自动检测材料的绝热温变系统；4、制作了直流磁控溅射系统在室温磁制冷材料上溅射薄膜以进行材料保护。项目成果：在Journal of Rare Earths,Alloys and compounds，Journal material science and technology等国内外刊物上发表论文15篇，其中9篇被SCI及EI收录，多篇被CA收录。申请发明专利1项， 国家授权发明专利1项。四、项目名称：精密硬质合金成形刀具离子镀设备与技术项目来源：国家“九五”重点攻关项目项目简介：随着机械工业的发展，数控机床和加工中心的广泛使用，普通的硬质合金刀具已不能满足要求，普遍采用表面改性技术提高硬质合金刀具的寿命与效率。西华大学研制的热阴极离子镀设备与技术在国内处于领先水平，获得了广泛的应用。其利用热阴极电子发射，形成高能的电子束，实现对工件的加热、刻蚀，并使坩埚中的材料熔化、气化、离化，在电磁场作用下在工件表面生成高硬度的化合物，如：TiC、TiN、TiCN、CrN等，从而大幅度提高硬质合金刀具与耐磨件的性能。项目成果：获中国机械工业联合会科技进步二等奖；国家经贸委重点新产品。先后向重庆工具厂、贵阳工具厂、创隆实业（深圳）有限公司等多家单位转让设备与技术，实现科研经费近300万元。五、科研名称：氢化锆表面氢阻挡层制备工艺研究项目来源：总装备部预研基金项目项目简介：本项目研究了电镀方法在氢化锆表面制备采用电镀氢渗透阻挡层所需要解决的镀液组成、电镀工艺参数、预处理工艺、氧化工艺等，建立了用于氢化锆试样表面制备Cr-C-O 氢渗透阻挡层的工艺；对所制备的氢渗透阻挡层的结构和组成进行分析和在650-750℃工作温度内阻挡氢渗透的能力进行了评价；对所制备的氢渗透阻挡层阻挡氢渗透的机理做出了初步的解释。项目成果：项目于2007年8月通过验收。在核动力工程等核心刊物上发表论文10篇，其中EI收录3篇。申请发明专利一项六、项目名称：铁电薄膜用Pt/Ti/SiO2/Si电极特性研究项目来源：国家“973”重大基础研究子项目经费项目简介：研究Pt/Ti/SiO2/Si电极制备工艺及结构、电性能研究，考察制备工艺对微观结构、形貌、层间界面及性能的影响；研究Ti层厚度对层间扩散的影响、Pt层厚度和取向对铁电薄膜生长取向及性能的影响；通过实验和模拟，研究采用各种晶化手段控制铁电薄膜晶粒大小、择优取向、表面形貌、层间扩散等的方法和效果。项目成果：在国内外期刊上了发表论文8篇，其中SCI、EI收录6篇。七、项目名称：易碎结构材料项目来源：“十一五”军品配套研制项目项目简介：微波着陆系统作为新一代的着陆系统，在复杂的气象、场地条件下能够保障飞机安全着陆。飞机起飞或着陆过程中，如果发生碰撞，XX地面设备能尽可能地保护飞机和飞行员的安全。在连接天线和外场监测杆的结合部使用了“易碎结构材料”，当发生碰撞时，它们能够粉碎成碎片。项目成果：本项目研制的易碎材料将广泛运用于机场，具有极大的使用价值。已开发出螺栓、平板等易碎结构件。(科研项目统计截至2013年11月20日 ） 学院承担多项国家“863”计划、“973”计划、国家攻关计划、国家自然科学基金、军工配套等国家级科研项目、省部级项目和企业委托项目，先后获得省部级科技进步二、三等奖十余项，现承担有国家重点、重大攻关项目等纵向科研项目30多项，近5年完成及在研项目经费累计1405万元，其中国家级项目经费265万，横向项目经费988万，纵向项目经费152万，为国家及地方经济建设作出了较大贡献。学院教师发表科研论文400余篇，其中SCI、EI、ISTP三大检索收录论文70余篇，并出版专著13部，申请专利12项，已授权8项。 主要实验成果：1、成果名称：室温磁制冷材料及室温磁制冷样机研制（国家十五“863”）,达到国际先进水平，成功申报专利一项。2、成果名称：高速准高速（提速）铁路辙叉心轨耐磨材料及制备技术，该成果为国内发明专利，2002年国家科技成果重点推广项目；国内领先水平、国际先进3、成果名称：热阴极离子镀设备与技术，国内领先水平，国家经贸委重点推广产品，现已向多家单位转让了设备与技术。4、成果名称：铝基特种滑动轴承合金及其在液压工业中的应用，国际先进水平，获2003年度四川省科技进步三等奖。5、成果名称：铁路道岔（辙叉）心轨新一代高性能耐磨材料研究，获2007年度四川省科技进步二等奖。