轧制态SKD61模具钢的再加热及半固态成形性能研究

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模具的不同用途要求制造模具的材料具有不同的特性,但基本要求是具有高硬度、高强度以及高韧性。而铸造模具钢的粗枝晶的组织会降低其力学性能,因此在传统模具制造中,通常采用多道次轧制法来达到细化晶粒、改善组织、提高力学性能的目的。然而多道次轧制法比较费时、能耗较大。由于金属在半固态下具有特征性的微观组织,因此半固态技术可以作为细化晶粒的方法之一。
  为了研究SKD61模具钢在半固态状态下的微观组织和成形性能,本文通过多道次热模拟压缩机对轧制态SKD61模具钢材料进行了再加热实验和半固态热压缩实验。实验的主要参数是温度。通过光学显微镜进行微观组织的观察和拍摄。并结合在热压缩过程中得到的真实应力-应变曲线,分析讨论了材料在不同温度下的组织演变情况以及在半固态压缩过程中不同的变形行为。
  通过本文的研究,得到以下结论:
  ①合金在再加热过程中发生了部分熔融,温度较低时,液相含量少且不连续;温度较高时,液相增多且相互连接。当加热温度为1405℃时,得到了由液相均匀包围着的没有枝晶的固相晶粒。
  ②在热压缩实验中,相同应变下随着加热温度的增加,由于轧制态SKD61材料在不同温度下的固、液相含量不同,在压缩力作用下的变形方式也有所区别。当在较低温度下热压缩时,材料的变形方式主要为固体颗粒的塑性变形;当温度稍高一些时,材料的变形方式主要为固体颗粒沿着液相的滑动和固相的塑性变形;当温度再高一些时,材料的变形方式主要为液相从中心区域的流出。在这个升温过程中,由于变形方式的不同,材料的变形抗力逐渐降低,表现出流动应力随温度升高而降低的现象。
  ③半固态坯料在热压缩实验过程中,温度较低时,液相含量少,液相不能自由流动,因此试样中心区域和边缘区域液相含量差不多;温度较高时,液相含量高,并且能够形成完整的液相流动通道,在压力下液相能够顺利的从试样中心位置流向边缘位置,造成边缘区域的液相含量高于中心区域,导致液相偏析。
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