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1、 . . . 科技学院2009届本科毕业论文论文题目: 探讨脉冲电流对H13热模具钢球化退火组织和性能的影响Discussion on pulse current impact on the spheroidizing organization and performance of the H13 cold molding tool steel学生：铁权 所在院系：机电学院所学专业：机电技术教育导师：王焕琴完成时间：2009 年 5 月15 日摘 要H13钢是一种用途广泛的钨系热作模具钢，其含碳量在0.3%左右，属于过共析钢，基本组织为索氏体体和碳化物.H13刚的强度，硬度，耐磨性，和疲劳强度
2、等性能与碳化物的形态，大小以及分布有关，通常H13钢的常规等温退火处理先是保温，然后炉冷再空冷，退火后的组织为球状珠光体和少量的粒状碳化物，可以获得的硬度为210HBS左右，但该处理工艺周期较长，耗能较多，效率低，而且很难在基体上获得粒度小，分布均匀的碳化物，而采用电脉冲球化退火处理后的H13钢效果比较明显，结果表明，新工艺提高了球化速度，球化时间与常规处理的球化时间相比，大大缩短，而且碳化物颗粒细小均匀，球化效果好，硬度适当，比常规退火处理后的硬度低，组织也分布均匀.关键词：H13钢，球化退火，碳化物，电脉冲处理Discussion on pulse current impact on th
3、e spheroidizing organization and performance of the H13 cold molding tool steelAbstract H13 steel is a widely used line of tungsten hot die steel, the carbon content of about 0.3%, which had eutectoid steel, the basic organization and carbide sorbite just .3 Cr2W8V strength, hardness, wear-resistant
4、 sexual, and the fatigue performance and carbides, such as shape, size and distribution, often H13 steel conventional isothermal annealing heat first, and then cold and then air-cooled furnace, annealed for globular organization of granular pearlite and a small amount of carbide, available about 210
5、HBS hardness, but the process cycle is longer, more energy-consuming, inefficient, and very Difficult to obtain in the matrix of small size, carbide distribution, and use of electrical pulses spheroidzing H13 steel treated more obvious effects, results show that the new technology to improve the spe
6、ed of the ball, the ball time and conventional treatment of the ball time compared to significantly reduce, and even small carbide particles, the ball of effective hardness appropriate than the conventional annealing treatment, the hardness of low distribution organizations.Key words; H13 steel; sph
7、eroidizing; carbide; electropulsing.目 录1 绪论12探讨不同堆放方式脉冲球化退火的H13模具钢组织和性能分析22.1 研究H13模具钢球化退火的主要目的22.2 H13模具钢的化学成分（%）表1所示：22.3 H13模具钢的常规球化退化工艺23 实验原理34 实验准备44.1 实验材料44.2 实验仪器54.2.1 与脉冲电场发生器连接的放置工件的装置54.2.2 制作SXZ2512高温箱式电阻炉的炉门64.2.3 预磨机64.2.4 金相试验抛光机64.2.5 金相显微镜74.3 实验过程75 工艺过程86 金相显微试样的制备96.1 金相显微试样的制备
8、9 6.1.1侵蚀. 106.2 金相试样制备107 脉冲处理技术107.1 电脉冲原理107.2 脉冲电流对金属组织变形的影响107.3 电脉冲对材料力学的影响118 实验结果与分析128.1加热温度对钢组织性能的影响128.2 加热温度对力学性能的影响148.3 不同大小电流脉冲球化退火后的金相组织比较.14 9 结论及存在问题15辞17参考文献181 绪论近些年来，随着工业应用需求的不断增长，模具在工业生产中的应用越来越广泛，在这样的生产需求推动下，我国的模具技术也有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又踏上了新的发展。大型复杂冲模以汽车覆盖件具为主要代表
9、，正由于模具行业的技术进步，模具水平得以提高 ，模具国产化取得了丰硕的成就。历年来进口模具不断增长的趋势有所控制，模具出口稳步上升。一个国家产品制造水平高低的很大程度上取决于模具生产技术水平的高低，模具在极大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的研制开发能力。我国模具工业的快速发展，极促进了模具钢生产、应用技术的进步。我国模具钢生产、应用的总体水平仍然处于较低水平，保存许多长期没有解决的问题。国产模具钢绝大多数是电炉钢，钢的成分偏析大，纯净度低，碳化物级别偏高，疏松级别超标，模块的纵横向性能相差悬殊。模具钢材料利用效率低，因为钢材中圆棒料占有超过80%的成分，模具设计、制造者不熟悉材料和热处理
10、，热处理技术人员不熟悉模具工况条件，常常造成选材或热处理工艺不与模具相匹配。此外，热处理工艺执行不严，热处理设备和工艺落后，操作不当造成模具变形、开裂，是普遍存在的。调查表明，模具因选材和热处理不当造成早期失效者占70%左右。从般的碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢、弹簧钢、高速工具钢、不锈耐热钢直到适应特殊模具需要的马氏体时效钢以及粉末高速钢、粉末高合金模具钢等。模具工业迅速发展。模具工业的高要求，对模具材料的性能和使用寿命等提出了更高的要求。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。因此世界各国的模具钢生产企业及研发机构，不断开发模具钢新材料和采用新的生产
11、技术，以适应模具工业的发展。随着热处理技术的进步，人们对模具钢材料的性能有了越来越多，越来越高的要求，而提高材料性能，开发新的材料常常离不开新的工艺、新方法。模具在的加工工艺路线中，退火热处理具有承上启下的作用，它能细化晶粒、均匀组织，降低钢的硬度，提高塑性，又能为最终热处理做好组织上的准备。然而由于传统常使用的诸如普通球化退火、等温球化退火等方法，存在着生产周期长、加热温度高、保温时间长等问题，很难达到工模具钢理想的使用性能要求，往往给经济生产带来一定的影响。经查阅资料发现，电脉冲处理技术正是这样一种新兴的工艺，目前采用脉冲电场对材料进行改性处理，已是国外近年来尝试的一种新型热处理工艺。如何
12、通过电脉冲球化退火获得理想的球化体组织，在降低硬度，改善切削加工性能的同时，又能降业设计的主要目的为：尝试采用正交实验法找出模具钢，理想的电脉冲球化退火的热低球化退火的加热温度、缩短保温时间，成为亟待解决的问题。以此作为出发点，本次毕处理参数，以加快国热处理技术的改革与发展很有必要。H13钢含有较多的易形成碳化物的铬、钨元素，因此在高温下有较高的强度和硬度，在650时硬度达HB300，但其韧性和塑性较差。本次毕业设计以H13热作模具钢作为试验原材料,拟用在等温球化热处理工艺的基础上，加上电脉冲这一新型工艺,以期达到保证良好球状珠光体组织的同时，可以在降低硬度，改善切削加工性能和综合机械性能，又
13、能降低球化退火的加热温度，并缩短模具钢球化退火的保温时间,提高热处理效率。 2 探讨不同堆放方式脉冲球化退火的H13热模具钢组织和性能分析2.1 研究H13模具钢球化退火的主要目的通过球化退火处理使H13热作模具钢组织中的碳化物以细小、球状的形态弥散分布在基体中。但传统的球化退火工艺，由于加热温度高、保温时间长或工艺复杂，使球化退火工艺过程的效率大为降低。因此采用一种加快碳化物球化速度，提高球化退火工艺效率的新方法，探讨一种在脉冲电场作用下对H13模具钢球化退化的新工艺，本次毕业设计主要是利用往届毕业生对H13模具钢正交实验的最优结果，与本次毕业设计的实验探讨不同堆放方式脉冲球化退火的H13模
14、具钢组织和性能分析的实验结果进行比较和分析，得出最优的实验结果。2.2 H13模具钢的化学成分（%）表1所示：表1 H13模具钢化学成分 材料CSiMnCrPSH130.3-0.40.40.42.0-2.70.030.032.3 H13模具钢的常规球化退化工艺由于本次试验设计是在普通球化退火的基础上加上电脉冲工艺来做的，所以必须对常规的工艺路线图了解清楚，在加脉冲的时候，注意缩短加热温度后的保温时间和等温保温时间。以此为参考设计出电脉冲下的球化退火热处理新工艺路线图。在传统热处理当中经常用的H13热作模具钢退火热处理工艺路线如图1所示。图1 H13 模具钢普通球化退化工艺路线图3 实验原理退火
15、是应用非常广泛的一种热处理。在机器零件或工模具等工件的加工制造过程中，退火经常作为预先热处理工序，安排在铸造或锻造之后、切削（粗）加工之前，用以消除关一工序所带来的某些缺陷，为接下来的工序作准备。例如在铸造或锻造等热加工以后，钢件中不但存在残余应力，而且组织粗大不均匀，成份也有偏析。这样的钢件，机械性能低劣，淬火时也容易造成变形或开裂。经过适当退火可使钢件的组织细化，成份均匀，应力消除，从而改善机械性能并为以后的淬火作好准备。同时经过退火后还可以使钢件硬度达到170250HBS左右，而且比较均匀，从而改善了钢件的切削性能。根据钢的成份和工艺目的不同，退火操作可分为完全退火、等温退火、球化退火和去应力退火等。球化退火主要应用于过共析碳钢及合金工具钢（如制造刀具、量具、冷模具用钢等），一般情况下过共析钢的组织为层片状的珠光体秘网状的二次渗碳体组成，不仅珠光体本身较硬，
