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由于質(zhì)(zhì)量輕,耐蝕性、延展性和成形性 好等優(yōu)(yōu)點(diǎn)(diǎn)，鋁合金成為了有色金屬行業(yè)(yè)最常見(jiàn)(jiàn)的產(chǎn)(chǎn)品之一 。市場(chǎng)(chǎng)上所需各種鋁合金產(chǎn)(chǎn)品的制備,離不開(kāi)(kāi)鋁合金壓鑄模具.如果沒(méi)(méi)有質(zhì)(zhì)量?jì)?yōu)良的壓鑄模具,就沒(méi)(méi)有高質(zhì)(zhì)量的鋁合金產(chǎn)(chǎn)品.因此,鋁合金壓鑄模具的使用性能十分重要.如何提高鋁合金壓鑄 模具的性能,成為鋁合金產(chǎn)(chǎn)品制造領(lǐng)(lǐng)域的一個(gè)(gè)重 要技術(shù)(shù)課題,引起了業(yè)(yè)界技術(shù)(shù)工程師和研發(fā)(fā)人 員的高度重視.隨著(zhù)(zhù)有色金屬行業(yè)(yè)的發(fā)(fā)展和對鋁合金產(chǎn)(chǎn)品性能要求的不斷提高,鋁合金壓鑄模具的抗熱疲勞性能、耐高溫磨損性能等難以滿(mǎn)(mǎn)足要求,國內外利用熱處理來(lái)(lái)提高鋁合金壓鑄模具使用性能 的研究較多。 本文采用不同的熱處理工藝對 dac 55 汽 車(chē)(chē)用 鋁合金壓鑄模具進(jìn)(jìn)行熱處理,研究了熱處理工藝對 dac 55 鋁 合金壓鑄模具的高溫硬度、耐高溫磨損性能和抗熱疲勞性能的影響 。

1 實(shí)(shí)驗材料與方法

以 dac 55 鋼 制 作的鋁合金壓鑄模具為研究對象 ， 其化學(xué)(xué)成分列于表 1 。

表 1 試樣的化學(xué)(xué)成分 w(%)

tab.1 chemical composition of the samples

采用摩擦磨損試驗機對試樣的高溫磨損性能進(jìn)(jìn)行測試 。 測試溫度分別為 200 ℃ 和 500 ℃ 。 磨 輪轉速為 2 000 r/min 、 磨 損 載荷 為 20 n 、 相 對 滑動(dòng)(dòng) 速度為100 mm/min 、 摩 擦 總轉數為 2 000 r 、 冷 卻 液為 0.5%重鉻酸鉀水溶液 。

采用箱式電阻爐對試樣的抗熱疲勞性能進(jìn)(jìn)行測試 。 首先 ， 將各試樣表面磨平 、 拋光 ， 并用酒精清洗后吹干 ， 并將其放入(105 ±3) ℃ 烘箱 中預熱 30 min 。 隨后 ， 將試樣放入(500 ±3) ℃ 電阻爐中保溫 3 min ， 再快速取出 ， 再放入(25 ±3) ℃ 恒溫水中保持 3 s 。 如 此循環(huán)(huán)重復 1 000 次后 ， 用 金相顯微鏡觀(guān)(guān)察試樣感應中心位置處的裂紋

2 實(shí)(shí)驗結果和討論

2.1 高溫硬度

表 2 為試樣的高溫表面硬度測試結果 。 可以看出 ， 熱處理可以提高 dac 55 鋁 合金壓鑄模具的表面硬度 。 與未進(jìn)(jìn)行熱處理的試樣 1 相 比 ， 采用分級淬火和(600 ±10) ℃ 二次回火工藝的試樣 5 的 高溫表面硬度最大 ， 其 200 ℃ 表 面 硬度從 46.3 hrc 增 加 至62.6 hrc 。 500 ℃ 表 面 硬 度 從 43.4 hrc 增 加 至62.4 hrc 。 這主要是因為分級淬火和二次回火能更好改善壓鑄模具的組織 ， 提高模具的高溫表面硬度 。另外 ， 試樣 5 隨機 5 個(gè)(gè)點(diǎn)(diǎn) 的表面硬度值差異最小 ， 即表面硬度的均一性最好 。

圖 3 為 淬火溫度對壓鑄模具高溫硬度的影響 ?？梢鑰闖?， 在其他熱處理工藝參數相同的情況下 ， 隨著(zhù)(zhù)淬火溫度的升高 ， 試樣的表面硬度均呈現出先增大后降低的趨勢 。 這主要是因為淬火溫度過(guò)(guò)高或過(guò)(guò)低 ， 都不利于改善壓鑄模具內部組織 ， 從而不利于提高模具的表面硬度 。

表 2 試樣的高溫表面硬度值

tab.2 surface hardness of the samples

圖 3 淬火溫度對高溫表面硬度的影響

fig.3 effect of quenching temperature on

surface hardness of the samples at high temperature

圖 4 為回 火溫度對壓鑄模具高溫硬度的影響 ?？梢鑰闖?， 在其他熱處理工藝參數相同的情況下 ， 隨著(zhù)(zhù)回火溫度的升高 ， 試樣的表面硬度均先增大后減小 。 這主要是因為回火溫度過(guò)(guò)高或過(guò)(guò)低 ， 都不利于更好的改善壓鑄模具組織 ， 不能起到很好的熱處理強化效果 。

圖 4 回火溫度對高溫表面硬度的影響

fig.4 effect of tempering temperature on

surface hardness of the samples at high temperature

圖 5 試樣的高溫磨損性能測試結果

fig.5 test results of wearing resistance at

high temperature for the samples

2.2 高溫磨損性能

圖 5 為試樣的高溫磨損性能測試結果 。 可以看出 ， 試樣 1 的 磨 損體積最大 ， 經(jīng)(jīng)熱處理后的 dac55鋁合金壓鑄模具試樣的磨損體積均降低 ， 尤其是采用分級淬火和(600 ±10) ℃ 二次回火工藝的試樣 5 ， 其磨損體積最小 。 200 ℃ 條件下磨損體積從 280 ×10-3mm3

減小至 11 ×10-3 mm3 ， 減小了 96.07% 。 500 ℃ 條件下磨損體積從 347 ×10-3 mm3 減小至 26 ×10-3 mm3 ， 減小了92.51% 。 此外 ， 隨 著(zhù)(zhù)淬火溫度從 990 ℃ ±10 ℃ 增 加至 1 050 ℃ ±10 ℃ 或 者 回火溫度從 560 ℃ ±10 ℃ 增加 至 640 ℃ ±10 ℃ ， dac55 鋁 合金壓鑄模具的磨損體積均呈現出先增大后減小的趨勢 ， 即 dac55 鋁合金壓鑄模具的耐高溫磨損性能先提高后降低 。 這與試樣的表面硬度測試結果一致。

2.3 抗熱疲勞性能測試結果及討論

圖 6 為試樣表面的熱疲勞裂紋形貌。 可以看出 ，與未經(jīng)(jīng)熱處理的試樣 1 相比， 熱處理后的模具經(jīng)(jīng)過(guò)(guò)上述溫度的 1 000 次循環(huán)(huán)后表面熱疲勞裂紋均有變細 ， 尤其是采用分級淬火和 (600±10) ℃ 二 次 回火工藝 的 試樣 5， 其熱疲勞裂紋細化最為明顯 。 可見(jiàn)(jiàn) ， 從提高 dac55 鋁 合金壓鑄模具抗熱疲勞性能的角度出發(fā)(fā)， 其優(yōu)(yōu)選的熱處理工藝為試樣 5 所采用的工藝 。

3 結論

適當 的熱處理工藝 ， 有利于提高 dac55 鋁合金壓鑄模具的高溫硬度、耐高溫磨損性能和抗熱疲勞性能。 與未進(jìn)(jìn)行熱處理相比， 分級淬火和（600±10） ℃二次回火可使 dac55 鋁合金壓鑄模具的 200 ℃ 表面硬 度增加 16.3 hrc、500 ℃ 表 面 硬度增加 19 hrc、200 ℃ 磨 損 體積減小 96.07%、500 ℃ 磨 損 體積減小92.51%、 熱 疲勞裂紋明顯變細 。 為提高耐高溫磨損性能和抗熱疲勞性能 ， dac55 鋁 合金壓鑄模具的淬火工藝優(yōu)(yōu)選為：（1 020±10）℃×1 h 后 （1 000±10）℃×1 h的分級淬火， 回火工藝優(yōu)(yōu)選為（600±10）℃×4 h 二次回火。