高強度熱沖壓工具鋼

高強度熱沖壓工具鋼

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作者：C Escher et al

編譯：于雅靜

歐盟明確了CO2排放限值和高強度車身部件的熱沖壓技術是滿足車輛安全要求的一個關鍵技術。在過去的10年中，為提高熱沖壓工藝人們做了許多的努力。除了進行優化工藝流程之外，熱沖壓模具用鋼和用于模具切削的工具用鋼也得到了發展。這些新工具鋼在熱沖壓和高強度的車身零件的硬切削方面顯示出更高的性能。此外，改善冷卻系統的設計和采用不同的冷卻策略都將提高熱沖壓模具的冷卻效率，減少了生產周期時間和維護工作時間，從而提高熱沖壓工藝的生產效率。在熱沖壓過程中，金屬板料先經過熱沖壓，然后進行硬態切削。兩階段均需要特殊的加工策略。在熱沖壓過程中，熱沖壓模具需要具有耐磨性、耐熱性、耐高溫和機械負荷能力。因此，熱沖壓模具通常是由熱作模具鋼制成的，因為該模具鋼具有良好的回火性和韌性。同時，沖壓模具也可以使用高耐磨性冷作模具鋼，因為該鋼種硬度調質到58～60HRC時仍具有良好的韌性。對于硬態切削，工具暴露在高的機械和摩擦載荷下就需要其具有堅硬、堅韌、耐磨等特性。如果重點關注耐磨性，那么硬質合金包括冷作工具鋼通常被用于硬態切削工具。隨著對工具韌性的需求，具有較低碳化物體積分數的硬冷作工具鋼更有利于工具的壽命。對于在耐磨方面有更高需求的切削加工，使用粉末冶金模具鋼或氮化涂層冷作工具鋼將更具優勢。當前的發展目標是，將熱沖壓和硬態切削兩個步驟結合為一個步驟，這將會對熱沖壓工具提出更高的要求，如要求其提高磨損性，并能承受高的機械負荷和熱負荷。

和結構的影響，以顯示孿晶誘導塑性鋼的性能。此外，分析研究了拉伸試驗中變形對X45MnAl20-3V奧氏體鋼結構的影響。X45MnAl20-3V奧氏體鋼含有20wt%（wt%為質量百分率）Mn、45wt%C、3wt%Al和0.1wt%V。X45MnAl20-3V奧氏體鋼是通過經典鑄造方法，利用鑄造模具進行制造的，其中鑄錠的尺寸為100mm×100mm，然后分別利用4個軋道將鑄錠壓成12mm厚和3mm厚的鋼板。軋制溫度為950℃，將壓制好的鋼板在空氣和水兩種介質中冷卻，用以評估冷卻時間對鋼板硬化性能的影響。將3mm厚鋼板在Zwick Roell試驗機上進行拉伸試驗，并進行硬度測量。在熱成形和拉伸試驗之后，觀察并分析鋼的顯微組織，以揭示其變形機理。研究結果表明，厚度為12mm的鋼板中等軸奧氏體晶粒粒徑為56μm，而厚度為3mm的鋼板中奧氏體晶粒更細，平均直徑為36μm。結果還表明，兩種冷卻方法獲得的鋼板具有相同的塑性極限值和伸長率，水冷結構的硬度和拉伸強度低于空冷結構的硬度和拉伸強度。冷卻類型對鋼板顯微組織的變化和晶粒直徑大小的影響不顯著。