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第一篇

1熱處理工藝

上述的特征結(jié)果歸結(jié)到不合理熱處理工藝上。鑒于此，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化熱處理工藝方案，期望通過最佳的熱處理工藝，從組織和性能上獲取模具最佳的強(qiáng)度、塑性、韌性和硬度的配合。

1.1正交試驗(yàn)安排及試驗(yàn)數(shù)據(jù)本試驗(yàn)考慮退火溫度、退火等溫溫度、淬火預(yù)熱溫度、淬火溫度、淬火保溫時間、淬火方式、第1次回火溫度、第2次回火溫度、回火次數(shù)共9個因素，其中，淬火溫度、淬火保溫時間和第1次回火溫度3個因素各4個水平，其余6個因素各2水平。選用正交表L16(42×29)安排試驗(yàn)。表1為正交試驗(yàn)的因素水平表。表2為試驗(yàn)安排表。

1.2試驗(yàn)結(jié)果及分析按照表2的安排，將各試樣進(jìn)行熱處理，然后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，對試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行測試，熱處理優(yōu)化結(jié)果如表3所示。優(yōu)化后的熱處理工藝如圖8所示。

2優(yōu)化工藝效果

檢討失效模具的熱處理工藝，制取8mm×8mm×14mm的試樣，分別按照失效模具的熱處理工藝(870～890℃常規(guī)退火、1020℃淬火保溫1.5h、540和550℃回火兩次)和優(yōu)化熱處理工藝進(jìn)行熱處理，并對比材料組織和力學(xué)性能。

2.1退火組織對比圖9a為失效模具的退火組織，組織為片狀珠光體和塊狀碳化物，含少量的球狀珠光體。優(yōu)化工藝退火組織如圖9b所示，組織為球狀珠光體，顆粒狀或球狀的滲碳體彌散在鐵素體上，球狀珠光體與片狀珠光體比較，其強(qiáng)度較低，塑性較好，具有不易出現(xiàn)過熱和淬火開裂傾向，為后期熱處理提供了基礎(chǔ)保證。

2.2淬火組織對比圖10a為失效模具淬火組織，組織為隱針馬氏體+殘余奧氏體+剩余碳化物，合金碳化物溶解度較少，殘余奧氏體量較多。優(yōu)化工藝淬火組織如圖10b所示，組織為細(xì)針馬氏體+殘余奧氏體+剩余碳化物，未溶碳化物較細(xì)，且量較少，說明奧氏體化溫度合適，Mo、Cr、V的碳化物得以充分溶解。觀察大于5個視場區(qū)域，極少區(qū)域存在未溶碳化物，為材料提供了較好的基體組織。

2.3回火組織對比圖11a為失效模具回火組織。在540和550℃兩次回火后得到的是回火托氏體+回火馬氏體+剩余碳化物，碳化物雖呈細(xì)小顆粒狀但分布較為稀疏。優(yōu)化工藝組織如圖11b所示，組織在560和600℃回火兩次后得到回火屈氏體+回火馬氏體+殘余滲碳體組織，碳化物顆粒細(xì)小分布均勻，這種組織有較高的強(qiáng)韌性和抗疲勞性能。

2.4力學(xué)性能將失效模具試樣和優(yōu)化工藝試樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，結(jié)果如表4所示。從表中可以看出，優(yōu)化以后屈服強(qiáng)度高達(dá)1420MPa，遠(yuǎn)高于模具服役時的最大等效應(yīng)力為912MPa，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、沖擊韌性、伸長率、斷面收縮率比失效凸模相應(yīng)的值分別提高了18.2%、29.1%、36%、46%、16.3%，硬度下降了7.6%，綜合力學(xué)性能高，能最大程度地抵抗模具的脆性斷裂。

2.5斷口組織形貌對比圖12和圖13分別為失效凸模沖擊斷口形貌和熱處理工藝優(yōu)化后的沖擊斷口形貌。前者斷面呈河流花樣，韌窩尺寸小，數(shù)量少，深度淺，表面上分布著大量的準(zhǔn)解理面和準(zhǔn)解理臺階，還存在很多撕裂棱。后者的斷口形貌基本上看不到撕裂棱，韌窩較多，尺寸較大，深度較深，且大量韌窩覆蓋在斷口表面，顯然優(yōu)化后材料組織能有效抵抗模具的脆性斷裂。

2.6應(yīng)用效果依據(jù)優(yōu)化熱處理工藝對H13鋼圓管鋁型材擠壓模具進(jìn)行熱處理，擠壓量至13t時沒有發(fā)現(xiàn)分流橋及模芯等部位出現(xiàn)脆裂紋現(xiàn)象，仍然繼續(xù)服役。

3結(jié)論

(1)模具材料塑性過低，硬度過高，存在未溶碳化物組織時，將導(dǎo)致模具以脆裂的形式開裂。(2)材料組織以回火屈氏體+回火馬氏體+殘余滲碳體出現(xiàn)時，綜合力學(xué)性能好，能避免模具脆裂的產(chǎn)生。(3)利用正交試驗(yàn)方法，獲取了淬火預(yù)熱溫度820℃、淬火溫度1040℃及保溫時間7min、第1次回火溫度560℃、第2次回火溫度600℃以及退火溫度870℃、退火等溫溫度740℃的模具熱處理工藝優(yōu)化參數(shù)，為避免模具脆性開裂失效提供了熱處理工藝保證。

作者：徐永禮黃雙健龐祖高王玉文韋世寶單位：廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系廣西大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院廣西玉林坤達(dá)機(jī)械制造有限責(zé)任公司

第二篇

1.試驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）熱處理溫度的滯后采用升溫速度為100℃/h，在正火時升溫到1000℃共花了10h。通過對4個監(jiān)控點(diǎn)的測量發(fā)現(xiàn)，1號測溫點(diǎn)的溫度滯后時間為0.2h，2號點(diǎn)的溫度滯后時間為0.8h，3號點(diǎn)溫度滯后時間為1.2h，4號點(diǎn)溫度滯后時間為2.1h。同時，測定了在不同回火溫度下實(shí)際鑄件溫度和爐膛溫度的差異，具體情況見表1。

從表1可以看出，熱處理溫度越高，溫度滯后時間越短；熱處理溫度越低，溫度滯后時間越長。離爐門越近的點(diǎn)，其到溫滯后時間越長。根據(jù)各點(diǎn)的溫度滯后情況，做出了溫度高低與爐溫滯后時間的關(guān)系圖（見圖3）。根據(jù)圖3可以直觀地看出，在溫度較低時，溫度滯后時間長；在溫度較高時，溫度滯后時間短。各點(diǎn)之間的溫度差異也較大，要使整個爐膛溫度的完全均勻，花費(fèi)的時間要很長。

（2）力學(xué)性能結(jié)果根據(jù)爐膛溫度的測量，在保證1號點(diǎn)達(dá)到溫度后，正火保溫3h，然后空冷至室溫。回火時的處理溫度也采用相同方法進(jìn)行處理，在溫度到溫時出爐。獲得了在不同溫度下的最終力學(xué)性能，其性能結(jié)果見表2。從表2的數(shù)據(jù)可以看出，在低溫條件下，由于時間滯后較長，試塊的溫度均勻性較好，材料在不同部位的性能相差不大。隨著溫度的升高，滯后時間逐漸縮短，溫度均勻程度相對較大，材料的性能也存在一定的差異。

但是，總體來說，由于試驗(yàn)時試塊是在溫度達(dá)到設(shè)定溫度后才進(jìn)行性能試驗(yàn)，故而其性能之間的偏差量的相對值較小。但是，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于保溫時間是一個定值，達(dá)到溫度以后即出爐。此時，不同試塊的溫度并不相同，相互之間的溫度相差較大，由此造成材料的性能差異也會相應(yīng)增大。

2.結(jié)語

箱式爐溫度的差異較大，應(yīng)定期對爐溫進(jìn)行鑒定監(jiān)督。力學(xué)性能隨著溫度的升高，爐膛溫度的差異性逐漸減小。溫度越低，爐膛各點(diǎn)溫度的差異性越大，需要的均溫時間越長。在制訂熱處理工藝時，在低溫情況下，應(yīng)適當(dāng)延長保溫時間，以保證溫度均勻。

作者：張躍單位：沈陽鑄造研究所