高強(qiáng)度熱沖壓工具鋼

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作者：C Escher et al

編譯：于雅靜

歐盟明確了CO2排放限值和高強(qiáng)度車身部件的熱沖壓技術(shù)是滿足車輛安全要求的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。在過(guò)去的10年中，為提高熱沖壓工藝人們做了許多的努力。除了進(jìn)行優(yōu)化工藝流程之外，熱沖壓模具用鋼和用于模具切削的工具用鋼也得到了發(fā)展。這些新工具鋼在熱沖壓和高強(qiáng)度的車身零件的硬切削方面顯示出更高的性能。此外，改善冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和采用不同的冷卻策略都將提高熱沖壓模具的冷卻效率，減少了生產(chǎn)周期時(shí)間和維護(hù)工作時(shí)間，從而提高熱沖壓工藝的生產(chǎn)效率。在熱沖壓過(guò)程中，金屬板料先經(jīng)過(guò)熱沖壓，然后進(jìn)行硬態(tài)切削。兩階段均需要特殊的加工策略。在熱沖壓過(guò)程中，熱沖壓模具需要具有耐磨性、耐熱性、耐高溫和機(jī)械負(fù)荷能力。因此，熱沖壓模具通常是由熱作模具鋼制成的，因?yàn)樵撃＞咪摼哂辛己玫幕鼗鹦院晚g性。同時(shí)，沖壓模具也可以使用高耐磨性冷作模具鋼，因?yàn)樵撲摲N硬度調(diào)質(zhì)到58～60HRC時(shí)仍具有良好的韌性。對(duì)于硬態(tài)切削，工具暴露在高的機(jī)械和摩擦載荷下就需要其具有堅(jiān)硬、堅(jiān)韌、耐磨等特性。如果重點(diǎn)關(guān)注耐磨性，那么硬質(zhì)合金包括冷作工具鋼通常被用于硬態(tài)切削工具。隨著對(duì)工具韌性的需求，具有較低碳化物體積分?jǐn)?shù)的硬冷作工具鋼更有利于工具的壽命。對(duì)于在耐磨方面有更高需求的切削加工，使用粉末冶金模具鋼或氮化涂層冷作工具鋼將更具優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前的發(fā)展目標(biāo)是，將熱沖壓和硬態(tài)切削兩個(gè)步驟結(jié)合為一個(gè)步驟，這將會(huì)對(duì)熱沖壓工具提出更高的要求，如要求其提高磨損性，并能承受高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。

和結(jié)構(gòu)的影響，以顯示孿晶誘導(dǎo)塑性鋼的性能。此外，分析研究了拉伸試驗(yàn)中變形對(duì)X45MnAl20-3V奧氏體鋼結(jié)構(gòu)的影響。X45MnAl20-3V奧氏體鋼含有20wt%（wt%為質(zhì)量百分率）Mn、45wt%C、3wt%Al和0.1wt%V。X45MnAl20-3V奧氏體鋼是通過(guò)經(jīng)典鑄造方法，利用鑄造模具進(jìn)行制造的，其中鑄錠的尺寸為100mm×100mm，然后分別利用4個(gè)軋道將鑄錠壓成12mm厚和3mm厚的鋼板。軋制溫度為950℃，將壓制好的鋼板在空氣和水兩種介質(zhì)中冷卻，用以評(píng)估冷卻時(shí)間對(duì)鋼板硬化性能的影響。將3mm厚鋼板在Zwick Roell試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，并進(jìn)行硬度測(cè)量。在熱成形和拉伸試驗(yàn)之后，觀察并分析鋼的顯微組織，以揭示其變形機(jī)理。研究結(jié)果表明，厚度為12mm的鋼板中等軸奧氏體晶粒粒徑為56μm，而厚度為3mm的鋼板中奧氏體晶粒更細(xì)，平均直徑為36μm。結(jié)果還表明，兩種冷卻方法獲得的鋼板具有相同的塑性極限值和伸長(zhǎng)率，水冷結(jié)構(gòu)的硬度和拉伸強(qiáng)度低于空冷結(jié)構(gòu)的硬度和拉伸強(qiáng)度。冷卻類型對(duì)鋼板顯微組織的變化和晶粒直徑大小的影響不顯著。