从经济角度来看,耐久性是热冲压模具的关键因素。通过沉积新材料而不是更换来翻新模具是一种降低成本的有效方法。为此,通过定向能量沉积的方式将一种新开发的马氏体时效钢 (NMS) 熔覆在热作工具钢上。经过优化的回火后,对熔覆的 NMS 进行高温暴露以检查抗软化性能。利用光学显微镜 (OM)、X 射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、俄歇电子能谱 (AES) 和透射电子显微镜 (TEM) 的组合,系统地表征了材料的微观结构演变。熔覆钢中的沉淀物被鉴定为 Laves 相。该相的粗化被认为是钢在高温下热软化的主要原因。还使用修订的 Langer-Schwartz-Wagner (LSW) 模型模拟了粗化行为,该模型与实验观察结果非常吻合。此外,成功应用了沉淀强化数学模型来评估钢的软化行为。该模型可用于预测所研究的工具钢在高温使用过程中的硬度/强度变化。2022 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY-NC-ND 许可开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。
摘要:本研究采用定向能量沉积(DED)工艺在SCM420基体上沉积Fe-8Cr-3V-2Mo-2W工具钢粉末。本研究重点研究了沉积的Fe-8Cr-3V-2Mo-2W的力学性能以及热处理对其的影响。观察了沉积后热处理引起的沉积区域微观结构特征的变化。然后分析了热处理对力学性能的影响,并对沉积材料进行了硬度、磨损、冲击和拉伸试验。将这些性能与商用工具钢粉末M2沉积材料和渗碳试件的性能进行了比较。在沉积的Fe-8Cr-3V-2Mo-2W层中,通过后热处理获得了增加的马氏体相分数,并且碳化物析出量也增加了。这使得热处理后的硬度从48 HRc增加到62 HRc,耐磨性也显着提高。吸收的冲击能量从热处理前的 11 J 降低到热处理后的 6 J,但抗拉强度却从 607 MPa 大幅提高到 922 MPa。与 M2 沉积表面相比,Fe-8Cr-3V-2Mo-2W 沉积物的表面硬度降低了 3%,断裂韧性降低了 76%,但抗拉强度提高了 56%。与渗碳 SCM420 相比,Fe-8Cr-3V-2Mo-2W 沉积物的表面硬度和耐磨性提高了 3%,断裂韧性降低了 90%,抗拉强度提高了 5%。这项研究表明,与渗碳相比,通过 DED 进行的表面硬化可以表现出相似或更优异的机械性能。
分别加工这些材料需要多个零件设置(一种用于工具钢,一种用于铜合金)和其他EDM操作的单独燃烧的电极。这种方法增加了电极制造和EDM的加工时间,这会导致更高的制造成本。此外,所有这些附加的工作都可能导致两个细节与模具完全不匹配,从而导致不匹配或不耐受部分,然后需要其他加工,或者可能需要对细节插入的重新制造。
32活页夹喷气添加剂制造(BJAM)提出了一条用于高级制造的途径,该途径是由于高沉积速率,可伸缩性和几何灵活性,用于33种各种高价值材料。34然而,BJAM中的常规有机粘合剂在热解时会引入残留碳,通常35导致最终烧结部分中的合金组成不精确。粘合剂燃烧的不良残留碳36由于对碳添加的37个敏感性,BJAM限制了BJAM在高性能合金中的应用。在这项研究中,我们设计了聚(乙烯基吡咯烷酮-CO-乙烯基38乙酸)(PVP-VAC)作为BJAM的干净燃烧粘合剂,在VAC 39中,过量的氧气可实现清洁剂燃烧并减少残留碳保留率。与广泛使用的40个商业活页夹相比,优化的PVP-VAC粘合剂在H13工具钢中将残留碳保留率降低了90%41。残留碳的显着降低可预测的打印和42随后对复杂的H13工具钢几何形状进行烧结,这是一种已知的合金,由于碳添加碳的烧结而变形,因此在失真周围面临着重大的43个挑战。干净的倦怠粘合剂的设计44通过启用新的AM Designs 45和对成分敏感的高性能合金的应用,为BJAM提供了一条主要的途径,例如基于镍的46种超级合金,钛合金和高合金钢。47 48 49 50简介
• Mold Filling, Gating, and Weld Lines • The Product Development and Prototype Process • Mechanical Behavior of Polymers • Injection Molding Basics Part 1 – Machine • Injection Molding Basics Part 2 – Process • Injection Molding Basics Part 3 - Mold • Injection Mold Fundamentals • Understanding Plastics • Plastic Part Design Essentials • Welding & Adhesive Bonding • Shrinkage, Warpage and Part Ejection • Mechanical Fasteners, Press and Snap Fits •模具加工方法 - 第1部分•模具加工方法 - 第2部分•2板,3板和热跑者模具•模具底座,工具钢和热处理•外部和内部动作•零件弹射,排气和冷却•门控方法•跑步者•跑步者,填充软件和模具设计过程
在热成型工艺中,磨损过度或出现裂纹的模具需要修复后重新使用。热成型模具一般通过焊接修复的方法回收利用。焊接修复方法高度依赖于工程师的技能,会导致尺寸缺陷、结构缺陷等工艺缺陷。近年来,金属3D打印方法已应用于旧模具的修复。本研究旨在评估3D打印方法修复AISI H13工具钢的磨损特性。分别利用3D打印、焊接和初始材料制作了三种磨损试样。进行了销盘磨损试验以评估磨损特性。从磨损试验结果来看,3D打印方法的磨损特性优于焊接材料,而与初始材料相似。
本课程论述了金属微观结构与性能之间的关系。课程包含 15 章。1 介绍性讲座。微观结构控制性能的方法。1 合金元素对钢结构和性能的影响。1 一般建筑用途的钢。合金化策略、强化机制、热处理、微观结构、性能。2 工具钢。合金化策略、强化机制、热处理、微观结构、性能、应用、缺陷。3 轴承钢、弹簧钢和钢丝。要求。合金化策略、强化机制、热处理、微观结构、性能、应用、缺陷。4 马氏体时效钢。合金化策略、强化机制、热处理、微观结构、性能、应用、缺陷。5 成形性优良的钢。深冲质量和 (DDQ) 钢和 1 EDDQ 钢,ELC 和 IF 路线之间的加工差异,纹理和 1 沉淀控制,使用性能。6 轨道钢 – 要求。合金化策略、强化机制、热处理、微观结构、性能、应用、缺陷。案例研究-
摘要:连续冷却转变 (CCT) 图广泛用于钢的热处理,用于表示材料在不同冷却速度下冷却时会出现哪种类型的相。CCT 图是根据对相对较小的测试样品(本研究中为直径为 4mm 和长度为 11mm 的圆柱形)的膨胀测量结果构建的。这项工作的主要目的是证明在确定 CCT 图后使用微体积(一个样品 1.4 × 10 − 7 m 3)的微型拉伸试验评估拉伸试验性能的可能性,并扩展标准 CCT 图以包含有关强度、延展性和加工硬化系数估计值的信息。微型拉伸试验 (MTT) 是最近由于实验材料可用性低而开发出来的,并且已经成功用于金属的局部力学性能表征。绘制了采用激光定向能量沉积 (L-DED) 工艺制备的 42CrMo4 钢、传统制造的市售 42CrMo4 钢(用于比较传统加工和 AM 制备)以及采用选择性激光熔化 (SLM) 工艺沉积的 H13 工具钢的 CCT 图。
2 H13 工具钢 3 4 Peeyush Nandwana 1*、Rangasayee Kannan 1、Derek Siddel 2 5 6 1 美国橡树岭国家实验室材料科学与技术部,橡树岭,美国 7 2 美国诺克斯维尔橡树岭国家实验室能源与交通科学部 8 *通讯作者:nandwanap@ornl.gov 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 版权声明:本稿件由 UT-Battelle, LLC 根据与美国能源部签订的合同编号 36 DE-AC05-00OR22725 撰写。美国政府 37 保留,而出版商在接受文章发表时,即承认美国政府 38 保留非独占、已付费、不可撤销的全球许可,以出版 39 或复制本稿件的已出版形式,或允许他人这样做,用于美国 40 政府目的。能源部将根据能源部公共访问计划 42 ( http://energy.gov/downloads/doe-public-access-plan ) 向公众提供这些联邦资助研究的结果。
第一单元 金属结构:固体中的键 – 金属键 – 金属结晶、缺陷、晶粒和晶界、晶界对金属/合金性质的影响 – 晶粒大小的确定。合金的组成:合金化的必要性、固溶体的类型、休谟-罗瑟里规则、中间合金相和电子化合物。第二单元 平衡图 平衡图的实验构建方法、同质合金系统、合金的平衡冷却和加热、杠杆规则、共晶系统、一致熔化中间相、包晶反应。固态转变、同素异形体、共析体、包析反应、相规则、平衡图与合金性质之间的关系。Fe-Fe3C 二元相图的研究。第三单元 铸铁和钢:白口铸铁、可锻铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁、合金铸铁的结构和性能。钢的分类、普通碳钢、低合金钢、高锰钢、工具钢和模具钢的结构和性能。有色金属和合金:铜及其合金、铝及其合金、钛及其合金的结构和性能。第四单元合金的热处理:合金元素对铁-铁碳系统的影响、退火、正火、硬化、TTT 图、回火、硬化能力、表面硬化方法、时效硬化陶瓷材料:结晶陶瓷、玻璃、金属陶瓷。