新型環(huán)保紙模制品用不銹鋼模具材料的開發(fā)

紙模制品是一項(xiàng)新興的綠色環(huán)保型產(chǎn)品，其產(chǎn)品具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)練，無污染，易降解，可回收再生利用的特點(diǎn)。目前可應(yīng)用的紙模模具大致有合金工具鋼模具、不銹鋼模具、鋁合金模具以及銅合金模具等。

隨著紙模制品性能的不斷提高，人們對(duì)紙模模具的性能要求已日益增強(qiáng)。模具從開發(fā)設(shè)計(jì)到使用過程由于周期較長(zhǎng)且投入大，因而不斷提高紙模模具的質(zhì)量和使用壽命，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。對(duì)于新型環(huán)保紙模模具的研究成為必然趨勢(shì)。

不銹鋼中含Cr可以使得鋼的表面形成薄膜，這一層薄膜起到耐腐蝕的作用。由于紙模用模具通常需要與一定酸堿度的漿液進(jìn)行接觸，因而，必須具有良好的耐腐蝕性能。科研人員針對(duì)紙模制品用模具的要求，開發(fā)了新型紙模制品用不銹鋼模具材料，并研究了模具的相關(guān)性能，為紙模模具的選用提供技術(shù)參數(shù)。

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了A1和A2兩組不銹鋼模具用鋼，Y4模具鋼為國(guó)產(chǎn)商用模具鋼。試驗(yàn)用鋼利用50kg真空中頻感應(yīng)爐采用不氧化熔煉工藝進(jìn)行熔煉，采用沖入法對(duì)鋼液進(jìn)行凈化、孕育和變質(zhì)處理。熔煉后的鋼錠經(jīng)鍛造后，得到試驗(yàn)用鋼，再將試驗(yàn)用鋼進(jìn)行熱處理得到最終的不銹鋼模具樣品。在鍛造過程中，加熱溫度為1100～1150℃，開始鍛造溫度為1040～1080℃，終鍛溫度大于860℃。熱處理過程中的淬火溫度分別為950、1000、1050、1100、1150℃，保溫時(shí)間為25min，然后油冷淬火到室溫。淬火后采用一次回火和二次回火進(jìn)行處理，一次回火溫度為200、300、400℃，回火處理120min，二次回火溫度分別為500、600℃，每次處理時(shí)間為60min。對(duì)試樣進(jìn)行拉伸性能、沖擊性能、硬度值測(cè)試；用金相顯微鏡觀察樣品組織；采用掃描電子顯微鏡對(duì)樣品的微觀形貌進(jìn)行觀察分析。

結(jié)果表明：

1）試驗(yàn)設(shè)計(jì)了兩組不銹鋼模具與國(guó)產(chǎn)商用模具鋼進(jìn)行對(duì)比，研究了熱處理工藝對(duì)不銹鋼模具性能的影響規(guī)律。試驗(yàn)表明，A1和A2不銹鋼模具力學(xué)性能指標(biāo)部分優(yōu)于Y4模具鋼。

2）模具鋼硬度值隨淬火溫度的升高呈現(xiàn)先增加后減小趨勢(shì)，隨回火溫度的升高總體呈現(xiàn)先減小后升高再降低趨勢(shì)。最佳熱處理工藝為1050℃淬火+500℃二次回火處理的A1模具鋼的抗拉強(qiáng)度為1712.3MPa、屈服強(qiáng)度為1476.5MPa、延伸率為7.8%、HRC硬度值為69.3以及沖擊功為7.3J。

3）對(duì)不銹鋼模具的微觀組織分析表明，淬火+回火處理后模具鋼的二次硬化能提升模具鋼的硬度值，而回火過程中碳化物的長(zhǎng)大以及分布不均勻容易造成沖擊韌性的降低。

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