HPM7鋼壓鑄模具壽命對氣體氮碳共滲對抗粘鋁和熱
HPM7鋼壓鑄模具壽命對氣體氮碳共滲對抗粘鋁和熱疲勞性能的影響
將熱疲勞試樣校正常工藝調(diào)質(zhì)處理后,再將一部分試樣在570℃×3h進行氣體氮碳 共滲,另一部分試樣不進行氮碳共滲,然后進行對比試驗。試驗過程是:將試樣放入 700℃的鋁液中加熱5秒鐘,然后立即放入水中急冷,每次重復(fù)上述工藝過程。試驗結(jié)果 表明,未經(jīng)氮碳共滲的試樣,3—5次循環(huán)就粘鋁,而經(jīng)過氮碳共滲的試樣,幾百次以后仍 末出現(xiàn)粘鋁現(xiàn)象,而且脫模容易。還發(fā)現(xiàn),未經(jīng)氮碳共滲的試樣,經(jīng)60次循環(huán),試樣表面 就出現(xiàn)微裂紋,而經(jīng)過氮碳共滲的試樣,試驗160次循環(huán)以后開始出現(xiàn)微裂紋,證明了經(jīng) 過氮碳共滲的試樣抗熱疲勞性能好,比未經(jīng)氮碳共滲的試樣的抗熱疲勞性提高1.6倍。
氮碳共滲后的試樣,其更表面是白亮層,由比較致密的 ε—Fe2—3(N,C)化合物組 成 [1] ,這與鋁的晶體結(jié)構(gòu)不同,且浸潤性不好,這可能是試樣不粘鋁的原因。
材料的熱疲勞性能是決定熱模具壽命的重要指標(biāo)之一。熱疲勞除了與材料的導(dǎo)熱系 數(shù)和熱膨脹系數(shù)等物理性質(zhì)有關(guān)外,還與材料的高溫強度和塑性有關(guān)。熱疲勞裂紋往往 在表面熱應(yīng)力更大的區(qū)域形成,模具表面受到劇烈氧化時會加速損傷過程,若材料抗氧化 性能好,則可減輕損傷。試樣經(jīng)氮碳共滲后,高溫屈服強度提高,塑變抗力提高,延緩了裂 紋萌生,同時,氮碳共滲試樣的表層具有抗氧化性,可減輕氧化侵蝕時的損傷過程,這可能 是提高抗熱疲勞性的原因。
將HPM7鋼用新工藝球化退火后,加工成沖擊試樣經(jīng)不同溫度淬火回火后、做沖 擊試驗,并測定隨爐試樣的洛氏硬度,其結(jié)果見圖5。從圖5a可以看出,隨淬火溫度升高、硬度提高,同樣溫度回火,淬火溫度高者,硬度也高,說明高溫淬火能提高紅硬性。從圖5b可以看出,提高淬火溫度,沖擊韌性降低;淬火溫度—定時,隨回火溫度升高,沖擊韌 性提高。同樣溫度回火,淬火溫度低者,沖擊韌性高。從沖擊韌性考慮,壓鑄模具宜采用 較低溫度淬火和高溫回火的工藝。但850℃淬火比900℃淬火試樣的沖擊韌性有所降低,可能與加熱溫度太低,溶入奧氏體的合金元素少有關(guān)。因為溶入基體的合金元素減少,會降低基體的強度,影響沖擊韌性的提高。