rm2高强度模具钢等温增韧工艺研究

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1、机械科学研究总院硕士学位论文第一章绪论1.1课题背景及意义1.1.1课题背景迈入21世纪以来，世界机械工业以多品种，小批量生产和少品种，大批量生产的生产类型共同存在，其中，机械工业总产值的八成被前者所占有，是目前机械工[1]业的主体。产品市场需求则渐渐地转变成客户定制为重点的形式。为了适应快速变化的世界市场的需求，提高产品设计能力和创新能力，以低成本，高质量，快速循环的供应产品方式，已经成为工业界关注的核心问题。作为机械制造的基本技术，锻造是通过锻压机械对金属坯料施加压力来为各类零件提供毛坯，特别是一些质量要求高或有特殊性能要求的重要零件。不仅能经过锻造加工优

2、化微观组织结构，还可以通过选择合理的锻造温度，保温时间和变形速度来提高锻件质量，同时因为保留了完全的金属流线，有利于提高零件材料的综合[2]性能和使用寿命。高速镦锻成型技术不仅具有自动化程度高和生产效率突出的优点，同时具备锻件尺寸精度高，材料利用率高等突出长处，是近年来快速成型技术的发展趋势。近几年，国际上的全自动高速镦锻机已经取代了很多劳动强度大，生产效率低，同时耗能非常严重的普通热镦锻设备，生产效率提高了接近十倍。其中，瑞士Hatebur公司生产的AMP型热锻机是目前世界上高速镦锻设备中的著名设备。它是由三、四个卧式偏心压力机对应于一个下料工位，然后和中频

3、感应加热设备构成一条自动锻压生产线。通过一套夹钳装置在各工位之间传送坯料，实现全过程的完全自动化。所以，该锻压设备在国际上被许多机械企业引进，用来生产汽车零件，齿轮零件和[3,4]轴承零件的毛坯。要保证高速镦锻机高速，高效率运行，稳定的模具寿命至关重要，所以，需要优选出合适的模具材料。RM2钢（5Cr4W5Mo2V）是中碳钨钼系高强度热作模具钢，是我国自主研发的精密锻造和热挤压模具钢。该钢作为一种多用途基体钢，已归入国家标准GB1299-1985中。RM2钢含碳量较高，合金元素含量约为12%，可以在600℃～700℃的温度下进行工作，因此不仅拥有较高的硬度，耐

4、回火性，其耐磨性和抗热稳定性也很好。然而虽然其强度，耐磨性能和可加工性能均明显好于3Cr2W8V、H13钢，但韧性低于3Cr2W8V、H13钢，应用在高速镦锻机上容易导致模具开裂。等温淬火工艺是工件经奥氏体化后，在下贝氏体转变温度区间保温一定时间，1万方数据机械科学研究总院硕士学位论文从而实现奥氏体的等温转变，得到下贝氏体组织的工艺。研究表明，下贝氏体具有强、韧性结合良好的综合力学性能，经过等温淬火处理后的工件变形小，冲击韧性和断裂韧性高，可以实现无裂纹淬火。因此，通过贝氏体等温淬火工艺提高RM2热作模具钢的冲击韧性，实现RM2钢在高速镦锻机上的应用，有效提高

5、模具的使用寿命，具有非常广泛的应用前景。1.1.2课题来源本课题源自国家科技重大专项项目“高档数控机床与基础制造装备”的子课题《大型压铸机关键部件材料优选与处理技术研究》（课题编号：2011ZX04001-071-4）和机械科学研究总院课题《极端工况模具材料产业化技术开发》（课题编号：211230Q9），其主要内容是大型压铸机关键耐热件热处理工艺优化及高强度模具材料等温处理增韧技术，以期通过先进热处理工艺技术提升热作基体钢的综合强韧性能。1.1.3课题研究意义现阶段市场竞争日益激烈，现代制造业在角逐中致胜的关键在于保证低成本的前提下，实现高效率和高质量，同时也

6、是其所追求的目标。近年来，高速镦锻机因为其生产率高、锻件精度高、节省劳动力和生产基地、节省机加工费用、节省材料费用、节省模具费用和生产纲领范围大等优点，逐步代替很多生产效率低下而耗能很高的一般镦锻设备。而稳定的模具寿命是保证高速镦锻良好运转的重要条件，国产热作模具钢H13、HM1和3Cr2W8V钢等制造的模具，使用寿命达不到高速镦锻机的使用要求，国外常用的含钴模具钢3Cr3Mo3Co3V制造的模具价格昂贵。RM2钢具备很高的硬度，良好的耐回火性，耐磨性和抗热稳定性，可以用于制造工作条件苛刻的高速镦锻模具。冲击韧性是影响RM2钢在高速镦锻机模具使用寿命的关键因素

7、之一，下贝氏体组织具有强、韧性结合良好的性能，生产上广泛采用等温淬火工艺来得到下贝氏体组织，从而提高RM2钢的冲击韧性。利用等温淬火增韧工艺得到的RM2钢，提高高速镦锻机上模具的综合力学性能，从而使高速镦锻机生产线实现高速率、高效率的目标，具有重要的研究意义。1.2高速镦锻工艺的研究现状与技术特点近年来，全自动化的高速镦锻工艺及其设备迅速发展，以实现大批量，高效率的生产中小型锻件，具有广泛的技术应用前景。目前国内尚不能制造高速镦锻设备，需要从国外进口，包括瑞士、日本和德国等少数国家可以制造高速镦锻设备。瑞士2万方数据机械科学研究总院硕士学位论文Hatebur公

8、司生产的享誉世界的AMP70高速镦锻机