鑄鋼基體雙金屬堆焊熱鍛模服役前后組織性能研究.pdf

1、熱鍛模是現(xiàn)代工業(yè)中重要的工藝裝備,其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家裝備制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。為了解決超大型(800MN)模鍛液壓機(jī)鍛模采用傳統(tǒng)制造方法時(shí)鍛透性差,熱處理易出現(xiàn)裂紋等技術(shù)問題,重慶大學(xué)首次提出了用特種鑄鋼澆注出模具基體,在工作區(qū)域采用雙金屬堆焊的方法得到雙金屬強(qiáng)化層的模具制造方法,以達(dá)到大幅度降低成本,縮短開發(fā)周期等目的。但是該方法還處于摸索階段,還需要不斷積累豐富的經(jīng)驗(yàn)作為指導(dǎo),因此探究該類型熱鍛模具在生產(chǎn)中的可

2、行性和可實(shí)用性就成了必須要研究的課題。
　　本文的研究對(duì)象是一套應(yīng)用在63MN熱模鍛壓力機(jī)上的鑄鋼基體雙金屬鍛模,結(jié)合服役過程溫度場(chǎng)模擬,分析該模具服役前后的組織性能變化。
　　第一部分介紹了熱鍛模的發(fā)展現(xiàn)狀,闡述了鑄造模具的優(yōu)勢(shì)所在,并由鑄造模具的發(fā)展過程中遇到的問題提出了鑄鋼基體雙金屬堆焊模具這一鑄造與堆焊的結(jié)合產(chǎn)物,介紹了鑄鋼基體、過渡層和耐磨層各功能層特點(diǎn)。
　　第二部分介紹了熱鍛模主要的失效形式及引起鍛模失效

3、的影響因素,指出熱鍛模工作時(shí)所受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的共同作用使鍛模失效的最主要原因。然后描述了鍛模溫度場(chǎng)的分布和傳遞的特性、熱鍛成型的熱力學(xué)理論,簡要介紹了用于分析熱鍛成型過程的數(shù)值模擬軟件DEFORM的特點(diǎn)及功能。
　　第三部分介紹了本文實(shí)驗(yàn)對(duì)象鑄鋼基體雙金屬堆焊鍛?；w材料ZG29MnMoNi,過渡層材料RMD142和耐磨層材料RMD248;確定了堆焊工藝流程,介紹了模具試生產(chǎn)過程,服役前后試樣的制備以及試樣測(cè)試方法和儀器。

4、r>　　第四部分將終模具模型簡化為2D模型,利用DEFORM-2D進(jìn)行有限元分析,確定了熱鍛模在首次工作循環(huán)和連續(xù)工作循環(huán)下的溫度場(chǎng)狀態(tài)差別巨大,對(duì)熱鍛模溫度場(chǎng)的分析應(yīng)以后者作為依據(jù)。并根據(jù)連續(xù)工作狀態(tài)下溫度場(chǎng)的梯度分布和循環(huán)特征可將模體分為三個(gè)區(qū)域,即型腔表層溫度波動(dòng)區(qū)、近表層溫度梯度區(qū)、基體溫度平衡區(qū),詳盡介紹了每個(gè)區(qū)域的熱滲透深度和溫度場(chǎng)分布。
　　第五部分結(jié)合鑄鋼基體模具連續(xù)工作狀態(tài)的溫度場(chǎng)特征,詳細(xì)分析了鑄鋼基體雙金屬堆

5、焊模具各功能層(耐磨層、過渡層、鑄鋼基體)服役前后組織性能變化:①耐磨層由于在連續(xù)工作時(shí)長期處于500-650℃的冷熱溫度循環(huán)中,不斷發(fā)生回火再結(jié)晶,材料中碳和鐵擴(kuò)散加劇,晶粒變得粗大,筋板等凸出部位易產(chǎn)生疲勞裂紋,裂紋處顯微硬度下降明顯;②過渡層和與鑄鋼基體的焊縫區(qū)在連續(xù)工作時(shí)處于400-450℃和400℃的溫度中,處于中溫回火狀態(tài),其顯微組織中馬氏體含量有所減少,顯微硬度下降幅值ΔH最大為40HV。③鑄鋼基體在服役前后的組織均為珠光

6、體+鐵素體,服役后的基體隨著距焊縫遠(yuǎn)近的不同其組織和力學(xué)性能變化存在一定的梯度和差異。距離焊縫越近,其顯微組織呈現(xiàn)碳化物析出明顯,枝晶偏析減弱越明顯,組織更加致密的規(guī)律;力學(xué)性能在整體也有所下降,服役后的基體的ζs,ζb,δ,θ下降的比例分別為17％,7％,18％,24％,顯微硬度和沖擊韌性下降比例為10％和28.6％。服役后的鑄鋼基體還滿足鍛熱鍛模模的使用要求,可用于后續(xù)再制造。④確定了可能引起鑄鋼基體鍛模失效的敏感指標(biāo),提出了鑄鋼基