微合金化压铸模具钢力学性能研究(2)
2。4 冲击试验设备和方法 14
第三章 实验结果和分析 16
3。1 硬度实验 16
3。2 拉伸实验 18
3。2。1 三种钢拉伸试验结果与分析 18
3。2。2 拉伸试验断口形貌及分析 20
3。3 冲击实验 21
3。3。1 三种钢冲击试验结果与分析 21
3。3。2 冲击试验断口形貌及分析 22
结论 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1。1 引言
世界上钢的微合金化的提法最早出现在1960左右，随后慢慢的被人们接受和认同。微合金化并不是一个非常精准的概念，通常指将微量的Ni、Mo、Ti等碳氮物形成元素添加到含有某种主要合金元素的钢种，这样的话将会对钢的力学性能产生某些影响，有可能对耐蚀性有作用，有可能对耐热性有影响，也有可能对硬度有影响等等变化。根据微合金化的钢类及品种，可以添加不同量以及不同的微合金元素，而且这种添加量和主加合金元素相比是非常小的，例如非调质结构钢中微合金元素的添加量在0。04%左右，而加入至高温合金中的微合金元素的含量却高达2%左右。只有符合热轧低碳和超低碳的条件才称之为微合金化钢，下面是几个关于微合金钢的共识：
(1)在钢的热处理过程中将某些碳氮化物形成元素加入其中，将会产生溶解一析出行为，从而提高钢的力学性能。
(2)顾名思义，这些元素的添加量是微量的，钢的主要通过细化晶粒来进行强化，有时候也可以通过沉淀硬化。
(3)在微合金化钢中可以通过控轧控冷工艺进行性能强化，微合金化钢因为其中含有的合金元素很少，但是其强度高于一般的钢，所以我们也称其为新型的低合金高强度。钢的微合金化非常的重要，它和控轧控冷技术相结合，对微合金化钢研究以及投入量产有着重要的影响[1]。
我们习惯将模具材料中的模具钢分为三大类，热作模具钢就是其中之一，它是用来制造热作模具的模具钢。热作模具钢根据模具制作程序的不同可以被分为分为三大类：锤锻模具钢、热挤压模具钢、压铸模具钢。所谓的压铸模具钢是指将液态金属在高压下浇灌到模具中。因为我们是将高温的液态金属浇灌到模具中并且需要持续较为长的时间，因此我们就要求压铸模具钢必须拥有高的耐热疲劳性，较高的导热性，良好的耐磨性以及耐蚀性和较为合适的高温强度。
目前常用的要压铸模具钢可以被分为锌合金、铝合金、镁合金、铜合金和黑色金属五大类。压铸模具钢要根据浇注温度和浇注金属的种类才能决定其种类[2]。
1。2 国内外研究现状
1。3 微量元素在合金中的作用机制
1。3。1 微量 Si
在冶炼钢材的过程中硅对钢起到了还原和脱氧的作用，镇静钢中的硅含量里面在0。20%左右。如果添加到钢中的硅的量比0。50%高的话，那么这种钢中的硅可以称之为微合金化元素。由于硅的加入能够提高钢的弹性极限，并且使得其屈服点以及抗拉强度远远地超过本来钢，这正好符合弹簧钢的性能要求。将1。1%左右的硅添加入调质结构钢，可以让它的强度增强17%左右。硅和钼、铬等合金元素一起加入钢中，既能够提升钢的抗腐蚀性也能使钢的抗氧化能力提升，这一特性能够应用于耐热钢。硅的含量在2%左右的低碳钢的导磁率非常良好，经常用于制造矽钢片。但是在钢中添加硅元素，会对钢的焊接性能产生恶化的效果。
Brook将微量的Si添加入Al-Cu-Mg 合金中，既使得合金的抗拉强度得到提高，也让合金的抗蠕变性能得到明显提升，常用于铆钉的2618 铝合金也是由此而来。关于在此相区的 Al-Cu-Mg 合金中的Si元素的影响因素的看法有许多。将适量的微量Si添加到 Al-2。5Cu-1。2Mg 合金中，可以观察到加入0。24%Si后合金的高温时效硬化的能力被大大的加强了，然而却使得合金在常温下的时效硬化效果被延迟了。主要是因为Si首先与空位进行了反应，使得合金常温下GPB 区的沉淀速率变低了，这是由于较高的温度下随着Si的加入从而使得 S 相弥散变小。Hutchinson等人通过分别将不同含量的Si加入到 Al-2。5Cu-1。5Mg合金中，从中看到了平均分布的纤细的GPB 区，真是这种 GPB 区让合金的时效硬化影响更好[9]。