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高碳高铬系自润滑冷作模具钢抗磨损性能研究

2019-11-26 18:51

  随着模具工业的迅速发展,我国在冷作模具钢材料的研制开发等各个方面都有了迅猛的发展,虽然新型Cr8系列冷作模具钢兼有中合金冷作模具钢韧性高、高合金冷作模具钢强度高和耐磨性好的优点,基本上解决了市场上常用冷作模具钢早期脆断、韧性不足或者变形失效的问题,但是冷作模具材料磨损或咬合失效的问题仍然难以解决。为延长模具寿命,在保证强韧性的前提下解决磨损问题,本文基于高碳高铬系自润滑冷作模具钢为研究材料,结合了多种摩擦磨损试验方式下的抗磨损性能并对其抗磨损机理进行对比分析。结果表明,高碳高铬系自润滑冷作模具钢的摩擦系数远低于其他传统钢种,表现出了优异的抗磨损性能,具有巨大的工程应用价值,但其抗磨减摩及自润滑机理和自润滑相的调控技术尚无系统理论研究。

  本文选自《2019 中国工模具会议》

  吴红庆等.高碳高铬系自润滑冷作模具钢抗磨损性能研究,上海大学,2019

  目前对于这种自润滑冷作模具钢是一个全新的概念,其研究和生产尚处于未公开阶段,对于其自润滑机理和控制的研究尚不明确,故本文通过研究冷作模具钢及其相类似合金体系钢种的文献,旨在综述S、Cu、Al等合金元素在新型冷作模具钢中所起的作用,通过表征不同形式的摩擦磨损性能与微观组织的内在联系,从而揭示自润滑相在钢中的减磨机理,并且简要叙述自润滑钢中自润滑相控制的方法,探讨热处理工艺对自润滑相的类型、形态、大小及分布行为的影响规律和机制。

  主要合金元素在自润滑钢中的作用

  本文所采用的是高碳高铬系自润滑冷作模具钢,为保证足够的淬透性同时减轻一次碳化物偏析,Cr最低控制在8%左右;通过添加一定量的W和Mo来实现二次硬化,另添加Ni、Al形成Al3Ni金属间化合物,通过其沉淀补偿二次硬化;添加的Cu可作为形核核心,使Al3Ni的析出温度降低到二次硬化温度附近,最重要的是添加S形成的硫化物作为自润滑相,改善了可加工性,提高抗磨损性能。鉴于此,本文所综述的材料主要是添加S、Cu 等合金元素的Fe–1.0%C–8.3%Cr–Ni–Mo–W–Al–Cu–S高碳高铬系自润滑冷作模具钢。


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