B对铜合金压铸热作模具钢高温力学及热疲劳性能的影响

金属学报, 2015, 51(5): 519-526. doi: 10.11900/0412.1961.2014.00591

B对铜合金压铸热作模具钢高温力学及热疲劳性能的影响

王志胜 ^1, , 陈祥 ^2, , 李言祥 ^3, , 张华伟 ^4, , 刘源 ^5,

1.清华大学材料学院,北京,100084

2.清华大学材料学院,北京100084;清华大学先进成形制造教育部重点实验室,北京100084

3.清华大学材料学院,北京100084;清华大学先进成形制造教育部重点实验室,北京100084

4.清华大学材料学院,北京100084;清华大学先进成形制造教育部重点实验室,北京100084

5.清华大学材料学院,北京100084;清华大学先进成形制造教育部重点实验室,北京100084

基金项目: 国家自然科学基金资助项目50974080 Supported by National Natural Science Foundation of China (No.50974080)

关键词： B , 压铸模具钢 , 热疲劳性能 , 铜合金 , 压铸

EFFECTS OF B ON HIGH TEMPERATURE MECHANICAL PROPERTIES AND THERMAL FATIGUE BEHAVIOR OF COPPER DIE-CASTING DIE STEEL

Keywords： B , die-casting die steel , thermal fatigue property , copper alloy , die-casting

采用热力学模拟试验机研究了铜合金压铸模具钢在850℃下的高温力学性能,采用Uddeholm自约束法研究了模具钢在室温至800℃时的热疲劳性能,采用光学体视显微镜和SEM研究了模具钢热疲劳试样的表面热疲劳裂纹和断面裂纹纵深扩展状态.分析了B对材料室温及高温力学性能、热疲劳性能的影响.结果表明,添加B后,B在实验钢基体内以M2B(M为Fe,Cr或Mn)型硼化物的形式分布在奥氏体基体上,有效提高了材料的高温力学性能,材料硬度由200 HV提高到302 HV,850℃拉伸屈服强度由144.3 MPa提高到190.3 MPa,压缩屈服强度由139.7 MPa提高到167.9 MPa;300 cyc室温至800℃循环热疲劳实验结果表明,含B模具钢的热疲劳级别为2～3级,大大优于用于对比的经电渣重熔的ESR-H13钢的7～8级,其主要原因是硼化物能够终结热疲劳裂纹扩展或使裂纹扩展方向改变,并避免热裂纹发生散射状扩散.

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