鑽頭和鎳對4Cr5Mo2V壓鑄模具鋼抗熱損傷性能的影響

4Cr5 Mo2V是一種常用的壓鑄模具鋼。 在壓鑄鋁合金的過程中，由於鋁液的侵蝕和粘附，模具會受到熱損傷，如熱疲勞和熱熔損，導致其硬度下降，甚至過早失效。

為研究鎳或乾燥是否能提高鋁合金壓鑄模具的抗熱損傷能力，製備了含4%Ni和5%Co（質量分數）的2Cr4Mo5V鋼和2Cr1Mo1V鋼試塊，並鑲嵌後鑲嵌淬火和回火。 在壓鑄模具的固定模具中，對12℃溫度的ADC800鋁合金進行200～1,000次壓鑄，檢測試塊的宏觀形貌和表面硬度。

結果表明，鋁合金壓鑄1,000次後，4Cr5Mo2V鋼試塊與鋁的粘附最為嚴重，網狀裂紋極少； 含Ni鋼試塊對鋁的粘附輕微，含Co鋼試塊對鋁的粘附最少，說明1%Co含量的4Cr5Mo2V鋼對壓鑄鋁合金的抗熱損傷性能最好。 此外，與壓鑄鋁合金前的硬度相比，壓鑄1,000次後，4Cr5Mo2V鋼、含鎳和乾式4Cr5Mo2V鋼試樣的表面硬度分別降低了2.8、1.8和1.4 HRC，即，多種壓鑄鋁合金。 含鎳幹態4Cr5Mo2V鋼對錶面硬度的不利影響小於4Cr5Mo2V鋼，這與Co和Ni的固溶強化作用有關，有利於提高鋼的鋁液抗沖刷能力。使模具不易受熱損壞。

鋁合金壓鑄是一種複雜的高溫高壓工藝。 影響鋁合金壓鑄模具熱損傷（包括熱疲勞和熱損耗）性能的因素很多。 其中，熱作模具鋼的成分尤為重要。

一般情況下，可以避免壓鑄模具因開裂和塑性變形而失效。 模具開裂通常是由於意外的機械過載或熱過載造成的，從而導致嚴重的應力集中。 壓鑄模具的早期熱疲勞開裂和焊損（表面熱損傷）是主要的失效模式，兩者往往相互影響。 4Cr5Mo2V鋼是一種應用廣泛的熱作模具鋼，具有良好的耐磨性和抗塑性變形能力。 鑽頭和鎳是常用的合金元素，能有效增加鋼的強度和硬度，對抵抗熱損傷有一定的作用。 因此，對4Cr5Mo2V鋼、含4%Ni和5%Co（質量分數，下同）的2Cr1Mo1V鋼進行了研究。 鋼對鋁液破壞的抵抗力對指導實際生產具有重要意義。

但目前研究壓鑄模具鋼熱損傷的方法大多是模擬加熱和冷卻。 模具鋼樣品不直接接觸鋁液，不涉及鋁液的沖刷作用，如模具鋼樣品的直接感應加熱。 -一種。 本文製備了三組分模具鋼試塊並嵌入壓鑄模具中，對ADC12鋁合金進行壓鑄試驗。 熔融鋁的損傷性能。

一、試驗材料與方法

1.1 測試材料

4Cr5Mo2V鋼、含4%Ni的5Cr2Mo1V鋼（以下簡稱4Cr5Mo2V+Ni鋼）和含4%Co的5Cr2Mo1V鋼（以下簡稱4Cr5Mo2V+Co鋼）的化學成分如表1所示。用ADC12鑄造鋁合金的化學成分見表2。

1.2 測試方法

將退火後的4Cr5Mo2V鋼、4Cr5Mo2V+Ni鋼和4Cr5Mo2V+Co鋼加工成如圖1所示的試塊，真空淬火後進行二次回火，硬度約為47HRC，並細磨去除氧化皮。

試塊組號嵌入定模凹槽內，壓鑄鋁合金型腔設置在動模內，如圖2所示。 一台500t臥式冷室壓鑄機使用自行設計的模具對ADC12鋁合金板進行壓鑄試驗，鋁合金進行再利用。 鋁液溫度較高，為800℃，以加速試驗（一般ADC12鋁合金壓鑄溫度為（650 120）℃）。 由於鋁液的溫度為800℃，沒有達到Fe-Al金屬間化合物的熔點，生成的化合物脫落後會作為雜質存在於鋁液中。 鋁液的反複使用，也會造成雜質的增加，鋁的強化。 液體的沖刷作用，從而加速試驗。

壓鑄試驗後，用體視顯微鏡觀察試塊表面的鋁附著現象； 用超景深顯微鏡進一步觀察鋁的附著程度和試塊表面是否有裂紋。

2.測試結果與分析

2. 1 試塊表面形貌

2.1.1 表面粘鋁

圖3為未壓鑄和壓鑄600,1000次後三種鋼試塊的表面形貌。 從圖3(b,e,h)可以看出，壓鑄600次後，4Cr5Mo2V鋼試塊粘鋁最為嚴重。

4Cr5Mo2V + Co 鋼試塊對鋁的粘附最少。 圖3（c、f、i）表明，在壓鑄1,000次後，三個試塊表面的鋁附著力增加。 4Cr5Mo2V鋼試塊表面有明顯的鋁附著，而另外兩個試塊有輕微的鋁附著。 4Cr5Mo2V+Co鋼試驗 鋁塊最少且均勻，說明含金剛石的4Cr5Mo2V鋼抗液態鋁破壞能力最好，而4Cr5Mo2V鋼最差。 鑽頭和鎳元素的加入有利於穩定模具鋼9-10的高溫硬度，與鋁液反復接觸時表面不易“軟化”，因此耐液態鋁侵蝕性更好，鋁附著力強是輕微的。 壓鑄試驗時，鋁液進入型腔與試塊接觸，試塊的不平整結構、加工缺陷區等局部區域會輕微粘在鋁上。 鋁結合區的鋁會與鋼反應生成Fe。} Al脆性中間化合物，在高壓鋁液的沖刷下會破碎剝落，導致模具表面出現凹坑等在鋁液沖刷下嚴重的鋁結合。

2.1.2 表面裂紋

圖4為4Cr5Mo2V鋼、4Cr5Mo2V+Ni鋼和4Cr5Mo2V+Co鋼試樣經過1,000次壓鑄後的超景深形貌。 從圖4(a)可以看出，4 Cry Mot V鋼試塊表面有少量呈近淨狀分佈的微裂紋。 粘附的鋁和熔融鋁與鋼反應形成 Fe.} Al 化合物。 Fe.}Al的熱膨脹係數與基體不同，導致粘附的鋁和Fe.}Al及其化合物產生極少量的微裂紋。 鋁液的沖刷作用使微裂紋擴展，鋁液滲入裂紋內進一步與基體反應生成Fe 2 Al化合物。 在隨後的重複壓鑄過程中，試塊表面的Fe.}Al化合物剝離形成凹坑。 經過酸洗和超聲波清洗後，試塊表面出現類似網狀鋁液沖刷特性。 圖4(b、c)表明4Cr5Mo2V+Co鋼和4Cr5Mo2V+Ni鋼試塊均未出現裂紋，說明加入1%的鑽頭或鉬，不僅能降低鋁的表面附著力，還能降低鋁的表面附著力。模具的開裂傾向，提高耐鋁液損傷性能。 鎳和金剛石非碳化物形成元素的加入可以提高模具的高溫硬度，而且金剛石還可以促進回火過程中碳化鉬的分散和析出，增強沉澱硬化效果'z-} 3. 凌謙等人的研究。 已經表明，在壓鑄模具鋼中加入奧氏體穩定元素可以減少應力集中。 鑽頭和鎳都是擴大奧氏體區的元素，所以4Cr5Mo2V+Ni鋼和4Cr5Mo2V+Co鋼壓鑄模具表面不易出現裂紋。

實際壓鑄過程中的鋁液對模具的抵抗力很強。 根據Fe-A1相圖，鋼與鋁液反應形成的Fe-Al金屬間化合物主要是FeAlz、Fez A15、FeA13等，脆性較大。脫離基體，在鋁液的沖刷下進入鋁液，在模具表面留下凹坑。 部分鋁合金與模坑結合比較牢固，不脫落，進一步形成FeAl化合物。 粘附在那裡的鋁、Fe.} Al 和化合物在冷卻過程中容易產生微裂紋。 壓鑄板鋁液較少，所以凝固較快，模具與鋁液反應較慢。 因此，試塊表面因Fe與Al反應而產生的凹坑較少，鋁液的侵蝕產生較多的粘性鋁。

2. 2 表面硬度

表3為三種模具鋼試塊經不同次數壓鑄後表面硬度的平均值。 表3數據表明，三種試塊的表面硬度均略有下降。 隨著壓鑄模具數量的增加，相當於試塊的反復回火，因此硬度降低。 壓鑄1,000次後，4Cr5Mo2V+Co鋼試塊硬度下降幅度最小，為1.4 HRC； 4Cr5Mo2V鋼試塊下降最為明顯。

顯然，它下降了 2。8 HRC； 4Cr5Mo2V+Ni鋼試塊的表面硬度下降了1. 8 HRC。 穩定的模具硬度有利於減少粘鋁，即有利於抵抗壓鑄熱損傷。

模具鋼經過長時間回火，馬氏體分解，二次碳化物變粗，導致表面硬度下降。 鑽頭和鎳都是非碳化物形成元素，可以代替Fe原子使鋼的固溶強化'5-'8，使模具具有更高的高溫強度，並在反复快速加熱和冷卻後保持更高的硬度。 中國壓鑄協會研究了調質Cr-Mo-V-Ni鋼中的元素分佈，發現在回火過程中，Ni元素會在碳化物周圍富集，從而阻礙周圍鐵素體中的碳原子碳化物 碳化物的不斷擴散增加了碳化物粗化的活化能，阻礙了碳化物的生長，從而減少了含鎳4Cr5Mo2V鋼的硬度下降，提高了其抗熔融鋁損傷的能力。

中國壓鑄協會研究了含1%Ni和不含Ni的模具鋼的熱穩定性和顯微組織變化，發現在熱穩定性試驗後期，鎳會減慢模具鋼的硬度，從而使該鋼的熱穩定性較好。 鑽孔是擴大奧氏體相區的元素。 在4Cr5Mo2V鋼中加入鑽頭，可以促進奧氏體化過程中碳化物的溶解，增加奧氏體的含碳量，增加奧氏體的穩定性，從而增加殘餘奧氏體的含量和馬氏體的硬度，而且鑽頭還可以促進碳化鉬在回火過程中的分散和沈淀，增強沉澱硬化效果z'-1。

鎳和鑽頭對基​​體的強化作用，使模具鋼試塊在鋁液反复沖刷後仍具有較高的表面硬度，使其更耐沖刷，有利於提高試塊的抵抗力對熔融鋁的損壞。 試塊的表面硬度和鋁的附著程度也表明（見圖3、表3）：鑽孔的4Cr5 Mo2V鋼試塊在壓鑄1,000次後表面凹坑和鋁附著最少，即：抗鋁液破壞能力最好。 因此，鋼中添加1%Co的強化效果大於添加1%Ni，兩者都有利於提高模具鋼的抗鋁損傷性能。

3。結論

• 壓鑄鋁合金1 000次後，帶鑽頭的4Cr5 Mo2V鋼試樣粘鋁最少，4Cr5Mo2V鋼試樣粘鋁最多，即帶鑽頭的4Cr5 Mo2V鋼的抗熱損傷性能最好。
• 鋁合金壓鑄1,000次後，4Cr5Mo2V鋼、4Cr5Mo2V+Ni鋼和4Cr5Mo2V+Co鋼試樣的表面硬度分別降低了2.8、1.8和1.4 HRC，即添加鎳或鑽頭可顯著提高抗熱損傷性4Cr5Mo2V壓鑄模具鋼。

轉載請保留本文出處和地址:  鑽頭和鎳對4Cr5Mo2V壓鑄模具鋼抗熱損傷性能的影響

明和 壓鑄公司 致力於製造和提供優質和高性能的鑄件（金屬壓鑄件範圍主要包括 薄壁壓鑄,熱室壓鑄,冷室壓鑄),圓形服務（壓鑄服務，數控加工,模具製作，表面處理）。任何定制的鋁壓鑄件、鎂或 Zamak/鋅壓鑄件和其他鑄件要求歡迎與我們聯繫。

在ISO9001和TS 16949的控制下，所有工藝都通過數百台先進的壓鑄機、五軸機等設備進行，從噴砂機到超聲波清洗機。 銘禾不僅擁有先進的設備，而且擁有專業的由經驗豐富的工程師、操作員和檢驗員組成的團隊，使客戶的設計成真。

壓鑄件的合同製造商。 能力包括從 0.15 磅起的冷室鋁壓鑄件。 至 6 磅，快速更換設置和加工。 增值服務包括拋光、振動、去毛刺、噴丸、噴漆、電鍍、塗層、裝配和工具。 使用的材料包括合金，例如 360、380、383 和 413。

鋅壓鑄設計協助/並行工程服務。 精密鋅壓鑄件的定制製造商。 可製造微型鑄件、高壓壓鑄件、多滑塊模具鑄件、常規模具鑄件、單元模具和獨立壓鑄件和型腔密封鑄件。 鑄件可製造的長度和寬度最大為 24 英寸 +/-0.0005 英寸公差。  

ISO 9001: 2015 認證的壓鑄鎂製造商，能力包括高達 200 噸熱室和 3000 噸冷室的高壓鎂壓鑄、模具設計、拋光、成型、機加工、粉末和液體噴塗、具有 CMM 能力的完整 QA ，組裝，包裝和交付。

ITAF16949 認證。 額外的鑄造服務包括 投資鑄造,砂模鑄造,重力鑄造, 消失模鑄造,離心鑄造,真空鑄造,永久鑄模,.能力包括EDI、工程輔助、實體建模和二次加工。

鑄造行業 零件案例研究：汽車、自行車、飛機、樂器、船隻、光學設備、傳感器、模型、電子設備、外殼、時鐘、機械、發動機、家具、珠寶、夾具、電信、照明、醫療設備、攝影設備、機器人、雕塑、音響設備、運動器材、工具、玩具等。 

我們接下來可以幫助您做什麼？

∇ 前往主頁 壓鑄中國

By 明和壓鑄製造商 |分類： 有用的文章 |材料 標籤： 鋁鑄件, 鋅鑄件, 鎂鑄件, 鈦鑄件, 不銹鋼鑄件, 黃銅鑄件,青銅鑄件,鑄造視頻,公司歷史,鋁壓鑄件 |評論關閉