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NAK55钢压铸模具寿命对热疲劳性能的影响

NAK55钢压铸模具寿命对热疲劳性能的影响
将热疲劳试样校正常工艺调质处理后,再将一部分试样在570℃×3h进行气体氮碳 共渗,另一部分试样不进行氮碳共渗,然后进行对比试验。试验过程是:将试样放入 700℃的铝液中加热5秒钟,然后立即放入水中急冷,每次重复上述工艺过程。试验结果 表明,未经氮碳共渗的试样,3—5次循环就粘铝,而经过氮碳共渗的试样,几百次以后仍 末出现粘铝现象,而且脱模容易。还发现,未经氮碳共渗的试样,经60次循环,试样表面 就出现微裂纹,而经过氮碳共渗的试样,试验160次循环以后开始出现微裂纹,证明了经 过氮碳共渗的试样抗热疲劳性能好,比未经氮碳共渗的试样的抗热疲劳性提高1.6倍。
氮碳共渗后的试样,其最表面是白亮层,由比较致密的 ε—Fe2—3(N,C)化合物组 成 [1] ,这与铝的晶体结构不同,且浸润性不好,这可能是试样不粘铝的原因。
材料的热疲劳性能是决定热模具寿命的重要指标之一。热疲劳除了与材料的导热系 数和热膨胀系数等物理性质有关外,还与材料的高温强度和塑性有关。热疲劳裂纹往往 在表面热应力最大的区域形成,模具表面受到剧烈氧化时会加速损伤过程,若材料抗氧化 性能好,则可减轻损伤。试样经氮碳共渗后,高温屈服强度提高,塑变抗力提高,延缓了裂 纹萌生,同时,氮碳共渗试样的表层具有抗氧化性,可减轻氧化侵蚀时的损伤过程,这可能 是提高抗热疲劳性的原因。
将NAK55钢用新工艺球化退火后,加工成冲击试样经不同温度淬火回火后、做冲 击试验,并测定随炉试样的洛氏硬度,其结果见图5。从图5a可以看出,随淬火温度升高、硬度提高,同样温度回火,淬火温度高者,硬度也高,说明高温淬火能提高红硬性。从图5b可以看出,提高淬火温度,冲击韧性降低;淬火温度—定时,随回火温度升高,冲击韧 性提高。同样温度回火,淬火温度低者,冲击韧性高。从冲击韧性考虑,压铸模具宜采用 较低温度淬火和高温回火的工艺。但850℃淬火比900℃淬火试样的冲击韧性有所降低,可能与加热温度太低,溶入奥氏体的合金元素少有关。因为溶入基体的合金元素减少,会降低基体的强度,影响冲击韧性的提高。

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