铝材挤压模具钢材选择及化学成份 阐明

人气:126发表时间:2019-02-17 16:30:02

援用 :铝型材热挤压模具的断裂问题进行了掉 效缘由 剖析 及工艺剖析 .哄骗回归正交设计法放置 了 8组工艺实行 ,测试了钢材的断裂韧性 (KIC) ,冲击韧性及其硬度 ,并竖立 了上述指标与主要热处置惩罚 工艺参数间的数学表达式 .在此根本上 ,对现行的临盆 工艺进行了改善 ,消弭 热挤压模具的初期 断裂 ,并使其使用寿命显著提高 .

铝材挤压模具钢材的化学成份 及其感化

⒈挤压模具的碳(C):钢中含碳量增添 ,屈就 点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性下降 ,当碳量0.23%跨越 时,钢的焊接机能 变坏,是以 用于焊接的低合金布局钢,含碳量一般不跨越 0.20%。碳量高还会下降 钢的耐年夜 气侵蚀 能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;另外 ,碳能增添 钢的冷脆性和时效敏感性。

⒉常存杂质元素

模具钢材除含碳之外 ,还含有少许 锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和氢(H)等元素。这些元素并不是 为改善模具钢材质量成心 到场 的,而是由矿石及冶炼进程 中带入的,故称为杂质元素。这些杂质对钢机能 是有必然 影响,为了包管 模具钢材的质量,在国度 尺度 中对各类钢的化学成份 都作了严厉 的划定 。

图为:铝型材挤压模具用钢材

⑴硫(S):硫来历于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素,使钢发生 热脆性,下降 钢的延展性和韧性;硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中,FeS和Fe构成 低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150~1200℃以上,所以当钢材在铸造 和轧制等热加工时,由于FeS化合物的过早融化 而致使 工件开裂,这类 现象称为“热脆”。含硫量愈高,热脆现象愈严重。硫对焊接机能 也晦气 ,下降 耐侵蚀 性。故必需 对钢中含硫量进行节制 。高级优良 钢:S<0.02%~0.03%;优良 钢:S<0.03%~0.045%;通俗 钢:S<0.055%~0.7%以下。在钢中到场 0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,平日 称易切削钢。

⑵磷(P):磷是由矿石带入钢中的,一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高,但引发 塑性、冲击韧性显著下降 。特别是在低温时,它使钢材显著变脆,这类 现象称"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏,下降 塑性,使冷弯机能 变坏;含磷愈高,冷脆性愈年夜 ,故钢中对含磷量节制 较严。高级优良 钢:P<0.025%;优良 钢: P<0.04%;通俗 钢: P<0.085%。

⑶挤压模具的锰(Mn):锰是炼钢时作为脱氧剂到场 钢中的。由于锰可以与硫构成 高熔点(1600℃)的MnS,必然 水平 上消弭 硫的有害感化 。锰具有很好的脱氧能力,可以或许 与钢中的FeO成为MnO进入炉渣,从而改善钢的品质,特别是下降 钢的脆性,提高钢的强度和硬度。是以 ,锰在钢中是一种有益元素。一般认为,钢中含锰量在0.5%~0.8%以下时,把锰当作是常存杂质。手艺 前提 中划定 ,优良 碳素布局钢中,正常含锰量是0.5%~0.8%;而较高含锰量的布局钢中,其量可达0.7%~1.2%。

⑷硅(Si):硅也是炼钢时作为脱氧剂而到场 钢中的元素。硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去,是以 硅是一种有益的元素。硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增添 ,塑性、韧性下降 。平静 钢中的含硅量平日 在0.1%~0.37%,沸腾钢中只含有0.03%~0.07%。由于钢中硅含量一般不跨越 0.5%,对钢机能 影响不年夜 。假如 钢中含硅量跨越 0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈就 点和抗拉强度,故普遍 用于作弹簧钢。在调质布局钢中到场 1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等连系 ,有提高抗侵蚀 性和抗氧化的感化 ,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增添 ,会下降 钢的焊接机能 。

⑸挤压模具的氧(O):氧在钢中是有害元素。它是在炼钢进程 中天然 进入钢中的,虽然 在炼钢末期要到场 锰、硅、铁和铝进行脱氧,但弗成 能除尽。氧在钢中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等同化 情势 ,使钢的强度、塑性下降 。特别 是对委靡强度、冲击韧性等有严重影响。

⑹氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增添 时效敏感性。铁素体消融 氮的能力很低。当钢中溶有过饱和的氮,在放置较长一段时候 后或随后在200~300℃加热就会发生氮以氮化物情势 的析出,并使钢的硬度、强度提高,塑性下降,发生时效。钢液中到场 Al、Ti或V进行固氮处置惩罚 ,使氮固定在AlN、TiN或VN中,可消弭 时效偏向 。

7)挤压模具的氢(H):钢中溶有氢会引发 钢的氢脆、白点等缺点 。白点常在轧制的厚板、年夜 锻件中发现,在纵断面中可看到圆形或卵形 的白色雀斑 ;在横断面上则是颀长 的发丝状裂纹。锻件中有了白点,使用时会发生忽然 断裂,造成意外 变乱 。是以 ,化工容器用钢,不答应 有白点存在。氢发生 白点冷裂的主要缘由 是由于 高温奥氏体冷至较低温时,氢在钢中的消融 度急剧下降 。当冷却较快时,氢原子来不及散布 到钢的概况而逸出,就在钢中的一些缺点 处由原子状况 的氢酿成 份子 状况 的氢。氢份子 在不克不及 散布 的前提 下在局部地域发生 很年夜 压力,这压力跨越 了钢的强度极限而在该处构成 裂纹,即白点。

⒊为了合金化而到场 的合金元素,最经常使用 的有硅(Si)、锰(Mn)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)、硼(B)、铜(Cu)、铝(Al)、稀土(Xt)等。现划分辩 明它们在钢中的感化 。

⑴挤压模具的硅(Si):在炼钢进程 中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以平静 钢含有0.15-0.30%的硅。假如 钢中含硅量跨越 0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈就 点和抗拉强度,故普遍 用于作弹簧钢。在调质布局钢中到场 1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等连系 ,有提高抗侵蚀 性和抗氧化的感化 ,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增添 ,会下降 钢的焊接机能 。硅在钢中的感化 :

①提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化水平 使钢的韧性和塑性下降 ;

②硅能显著地提高钢的弹性极限、屈就 极限和屈强比;

③耐侵蚀 性。硅的质量分数为15%一20%的高硅铸铁,是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化氛围 中加热时,概况也将构成 一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。错误谬误:使钢的焊接机能 恶化。

⑵挤压模具的锰(Mn):在炼钢进程 中,锰是杰出的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中到场 0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不单有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工机能 ,如16Mn钢比A3屈就 点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,削弱 钢的抗侵蚀 能力,下降 焊接机能 。锰在钢中的感化 :

①锰能提高钢的淬透性;

②锰对提凹凸 碳和中碳珠光体钢的强度有显著的感化 ;

③锰对钢的高温瞬时强度有所提高。

错误谬误:

①含锰较高时,有较显明的回火脆性现象;

②锰有增进 晶粒终年 夜 的感化 ,是以 锰钢对过热较敏感t在热处置惩罚 工艺上必需 留意 。这类 错误谬误可用到场 细化晶粒元素如钼、钒、钛等来战胜 ;

③当锰的质量分数跨越 1%时,会使钢的焊接机能 变坏;

④锰会使钢的耐锈蚀机能 下降 。

⑶挤压模具的铬(Cr):在布局钢和东西钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时下降 塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐侵蚀 性,因此 是不锈钢,耐热钢的主要 合金元素。铬在钢中的感化 :

①铬可提高钢的强度和硬度;

②铬可提高钢的高温机械机能 ;

③使钢具有杰出的抗侵蚀 性和抗氧化性;

④禁止石墨化;⑤提高淬透性。

错误谬误:

①铬是显著提高钢的脆性改变 温度;

②铬能增进 钢的回火脆性。

⑷镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又连结 杰出的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐侵蚀 能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资本 ,故应尽可能 采取 其他合金元素代用镍铬钢。镍在钢中的感化 :

①可提高钢的强度而不显著下降 其韧性;

②镍可下降 钢的脆性改变 温度,便可 提高钢的低温韧性;

③改善钢的加工性和可焊性;

④镍可以提高钢的抗侵蚀 能力,不但 本事 酸,并且 能抗碱和年夜 气的侵蚀 。

⑸挤压模具的钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强机能 ,在高温时连结 足够的强度和抗蠕变能力(持久在高温下遭到 应力,发生变形,称蠕变)。布局钢中到场 钼,能提高机械机能 。还可以按捺 合金钢由于火而引发 的脆性。在东西钢中可提高红硬性。钼在钢中的感化 :

①钼对铁素体有固溶强化感化 ;

②提高钢热强性;

③抗氢侵蚀的感化 ;

④提高钢的淬透性。

错误谬误:钼的主要不良感化 是它能使低合金钼钢发生石墨化的偏向 。

⑹钨(W):钨熔点高,比重年夜 ,是珍贵 的合金元素。钨与碳构成 碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在东西钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削东西及锻模具用。钨在钢中的感化 :

①提高强度;

②提高钢的高温强度;

③提高钢的抗氢机能 ;

④是使钢具有热硬性。是以 钨是高速东西钢中的主要合金元素。

⑺钒(V):钒是钢的优秀 脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。钒与碳构成 的碳化物,在高温高压下可提高抗氢侵蚀 能力。钒在钢中的感化 :

①热强性;

②钒能显著地改善通俗 低碳低合金钢的焊接机能 。

⑻钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;下降 时效敏感性和冷脆性。改善焊接机能 。在铬18镍9奥氏体不锈钢中到场 恰当 的钛,可避免晶间侵蚀 。钛在钢中的感化 :

①钛能改善钢的热强性,提高钢的抗蠕变机能 及高温持久强度;

②并能提高钢在高温高压氢气中的不变性。使钢在高压下对氢的不变性高达600℃以上,在珠光体低合金钢中,钛可禁止钼钢在高温下的石墨化现象。是以 ,钛是汽锅 高温元件所用的热强钢中的主要 合金元素之一。

⑼挤压模具的铌(Nb):铌能细化晶粒和下降 钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在通俗 低合金钢中加铌,可提高抗年夜 气侵蚀 及高温下抗氢、氮、氨侵蚀 能力。铌可改善焊接机能 。在奥氏体不锈钢中加铌,可避免 晶间侵蚀 现象。铌在钢中的感化 :

①铌和碳、氮、氧都有极强的结协力 ,并与之构成 响应 的极其 不变的化合物,因此 能细化晶粒,下降 钢的过热敏感性和回火脆性;

②有极好的抗氢机能 ;

③铌能提高钢的热强性

⑽硼(B):钢中到场 微量的硼便可 改善钢的致密性和热轧机能 ,提高强度。硼在钢中的感化 :

①提高钢的淬透性;

②提高钢的高温强度。强化晶界的感化 。

⑾铜(Cu):铜能提高强度和韧性,特别是年夜 气侵蚀 机能 。错误谬误是在热加工时轻易 发生 热脆,铜含量跨越 0.5%塑性显著下降 。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。武钢用年夜 冶矿石所炼的钢,常常 含有铜。

⑿铝(Al):铝是钢中经常使用 的脱氧剂。钢中到场 少许 的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗侵蚀 机能 ,铝与铬、硅适用 ,可显著提高钢的高温不起皮机能 和耐高温侵蚀 的能力。铝的错误谬误是影响钢的热加工机能 、焊接机能 和切削加工机能 。铝在钢中的感化 :

①用作炼钢时的脱氧定氮剂,细化晶粒,按捺 低碳钢的时效,改善钢在低温时的韧性,特别是下降 了钢的脆性改变 温度;

②提高钢的抗氧化机能 。曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研究;4%AI便可 改变氧化皮的布局,到场 6%A1可以使 钢在980C以下具有抗氧化性。当铝和铬配归并 用时,其抗氧化机能 有更年夜 的提高。例如,含铁50%一55%、铬30%一35%、铝10%一15%的合金,在1400C高温时,仍具有相当好的抗氧化性。由于铝的这一感化 ,最近几年来,常把铝作为合金元素到场 耐热钢中;

③另外 ,铝还能提高对硫化氢和V2O5的抗侵蚀 性。

错误谬误:

①脱氧时如用铝量过量 ,将增进 钢的石墨化偏向 ;

②当含铝较高时.其高温强度和韧性较低。

⒀挤压模具的钴(Co):钴是罕见 的珍贵 金属,多用于非凡 钢和合金中,如热强钢和磁性材料。

⒁挤压模具的稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表华夏 子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属,但他们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土。钢中到场 稀土,可以改变钢中同化 物的构成 、形态、散布 和性质,从而改善了钢的各类 机能 ,如韧性、焊接性,冷加工机能 。在犁铧钢中到场 稀土,可提高耐磨性。

总之铝材挤压模具钢材的化学成份的搭配特别很是主要 也很关头。是以 在铝型材挤压模具的设计时留意 选材

模具钢化学成份 的检测

1、碳硫元素的检测:LC-CS3系列高速碳硫剖析 仪,LC-CS5系列高速碳硫剖析 仪,LC-CS6系列高速碳硫剖析 仪,LC-8A型电脑高速碳硫剖析 仪

2、非碳硫元素的检测:LC-BS系列智能多元素剖析 仪,LC-8B型电脑多元素剖析 仪

3、模具钢全元素检测:LC-8型电脑多元素联测剖析 仪

做全剖析 或是指定元素的剖析 ,如C、S、Si、Mn、P、Cr、Mo、V、Ti、Ni、W等中的全数或几项

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