挤压态M2粉末冶金高速钢组织性能研究文档格式.docx
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学生:
孙理
哈尔滨工业大学
2011年6月
摘要
粉末高速钢是通过特殊方法把高速钢微细粉末成形并烧结而制成的高速钢材产品,简称PMHSS。
粉末高速钢具有碳化物颗粒细小、夹杂物含量少、分布均匀等的显微组织特点,使高速钢的抗弯强度、硬度和切削性能得到了显著提高。
挤压成形是一种锻造工艺,具有锻造技术的一般优点。
另外,一般方法制成的粉末高速钢具有无方向性的特点,通过挤压可以改变其流线,使其沿着零件轮廓分布,在这种方向性的作用下,制的的刀具效果可能会更好。
热挤压工艺的优点是通过调节工艺参数如压缩比,挤压速率和挤压温度可以实现对材料显微组织的控制。
本文系统介绍了粉末的生产过程和世界粉末高速钢进展情况,及热挤压生产粉末高速钢工艺,并以挤压态M2高速钢为研究对象,以获得良好的工艺性能和力学性能为目的,系统研究了高速钢显微组织特征。
关键字:
M2高速钢,挤压,力学性能
Abstract
PMHSSisshortformofpowdermetallurgyhighspeedsteel,whichismoldingandsinteringoffinehighspeedsteelpowderbyspecialmethods.PMHSShasthecharacteristicmicrostructureofsmallcarbideparticles,lessinclusions,uniformdistribution,etc.Thereforethebendingstrength,rigidityandcuttingperformanceofthehighspeedsteelaregreatlyimproved.Extrusionformingisakindofforgingprocess,andhastheadvantagesofforgingcommonly.Inaddition,thegeneralmethodofhighspeedsteelpowderhasthecharacteristicmadenodirectional.Throughextrusioncanchangeitsstreamline,makingitsalongoutlinedistribution。
Underthefunctionofdirection,thequalityofcuttingtoolscanbebetter.TheadvantageofprocessofHotExtrusionistoadjustparameters,suchascompressionratio,extrusionrateandextrusiontemperature,whichcanrealizethatcontrolthemicrostructureofmaterials.
ToobtainM2highspeedsteelwithbetterfabricationandmechanicalproperties,thesolidificationcharacteristicsofhotextrusionofM2highspeedsteelpowdersproducedbywateratomization,microstructureandmechanicalpropertieswereinvestigatedsystematicallyinthisdissertation.
Keywords:
M2highspeedsteel,extrusion,mechanicalproperty.
目录
摘要I
AbstractII
第1章绪论1
1.1课题背景1
1.2粉末高速钢制备工艺的研究现状2
1.2.1粉末制取2
1.2.2粉末成形3
1.3挤压高速钢组织及力学性能的研究现状6
1.3.1陶瓷相对粉末高速钢力学性能的影响6
1.3.2合金元素对粉末高速钢组织及力学性能的影响7
1.3.3表面处理对粉末高速钢力学性能的影响8
1.4粉末挤压的研究现状8
1.5本课题的意义及研究的主要内容9
1.5.1本课题的目的及意义9
1.5.2本课题研究的主要内容9
第2章实验材料、设备及实验方案10
2.1实验材料10
2.2材料制取方法10
2.2.1粉末的混合10
2.2.2粉末的挤压10
2.2.3热处理工艺的拟定11
2.3水雾化M2高速钢组织性能分析方法11
2.3.1金相显微分析准备11
2.3.2扫描电子显微镜分析准备12
2.3.3X射线衍射分析准备12
2.3.4硬度13
第3章水雾化M2高速钢热挤压简化工艺研究14
3.1引言14
3.2粉末热挤压简化工艺制定14
3.2.1常规工艺流程14
3.2.2制坯工序15
3.2.3真空除气工序15
3.2.4热挤压工序15
第4章实验结果分析17
4.1挤压试样形貌分析17
4.2挤压态试样组织性能分析17
4.2.1金相组织分析17
4.2.2SEM分析18
结论24
致谢25
参考文献26
Thispapersystematicallyintroducestheproductionprocessandthedevelopmentofpowderproduction,andtheprogressofpowderHSShotextrusionproductionpowderHSSprocess,andanalyzesthemicrostructure,testingitshardness,thefracturetoughness,discussesvariousfactorsonitsproperties.StudyindicativesthepropertiesoftraditionalHSSpowderHSSislessthanpowdermetallurgyhighspeedsteelthereasonisthatsmall,organizeuniform,carbidesegregationless.TheresultsshowthataftertemperingthehardnessofM3:
2is60HRC,andwhencarboncontentis0.4%andsiliconcontentis0.7%,whichcanachievethebestperformance。
AddingthesinteringtemperatureTiCparticleshelpsreduceandwearperformanceimprovement.Scanningelectronmicroscope,XRDandenergyspectrumanalysisalsoshowsthatM3:
2HSScarboniscomposedofM6CcarbideandMCcarbide。
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第1章绪论
1.1课题背景
高速工具钢简称为高速钢,主要由W、Mo、Cr、V和Co等元素组成。
高速钢自问世以来,由于其具有优良的硬度、耐磨性、强度等综合性能,从而在工具与机床制造行业中被广泛的应用,对工业的发展与社会的进步起着重要的作用。
高速钢经过热处理,可以获得极高的硬度(HRC60~70)和高耐磨性,并且这样的高硬度值在5500~6000时仍能保持,因此其主要的用途为制造各种机床的切削工具,也部分用高载荷模具、航空高温轴承及特殊耐热摩擦零部件等[1]。
近几年来,随着工业的发展和科学技术的进步,人们对高速钢有了进一步的认识,这主要体现在高速钢的生产工艺、合金化、热处理、性能及显微组织等方面,高速钢的应用范围和前景也有了大幅的提升。
据不完全统计[2],高速钢已被广泛应用于刀具、模具、耐磨材料及构件基体等领域。
其中在刀具方面的应用尤为突出:
以切削刀具为例,高速钢刀具占总销售额的71.26%,硬质合金刀具占28.24%,而各类陶瓷刀具仅占0.5%。
高速钢在刀具制造方面比一般的合金工具钢应用广泛,主要因为高速钢在热处理后会析出大量的碳化物(MC、M2C、M6C等),制成刀具在600℃左右红热温度下具有较高硬度(HRC>
60),保持良好的切削性能。
因此,高速钢广泛应用于车刀、钻头、铣刀、拉刀、插齿刀、铰刀、丝锥和锯条。
特别由于高效自动机床、高速切削机床、积木式机床的发展以及难切削材料应用扩大,如高温合金、钛合
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