드릴과 니켈이 4Cr5Mo2V 다이캐스팅 다이강의 열 손상 저항에 미치는 영향

게시 시간 : 04 / 20 2021 작성자 : 사이트 편집자 방문: 13064

4Cr5 Mo2V는 일반적으로 사용되는 다이캐스팅 다이강입니다. 알루미늄 합금 다이캐스팅 공정에서 용융 알루미늄의 침식 및 접착으로 인해 금형은 열 피로 및 열 용융 손실과 같은 열 손상을 입어 경도가 감소하고 조기 파손까지 발생합니다.

니켈 또는 건조가 알루미늄 합금 다이캐스팅 몰드의 열 손상 저항성을 향상시킬 수 있는지 여부를 연구하기 위해 4% Ni 및 5% Co(질량 분율)를 포함하는 2Cr4 Mo5V 강 및 2Cr1Mo1V 강 테스트 블록을 준비하고 상감 담금질 및 템퍼링. 다이캐스팅 금형의 고정 다이에서 온도 12℃의 ADC800 알루미늄 합금을 200~1,000회 다이캐스팅하여 테스트 블록의 거시적 형태와 표면 경도를 조사하였다.

결과는 알루미늄 합금을 1,000번 다이캐스팅한 후 4Cr5Mo2V 강철 테스트 블록이 알루미늄에 가장 심하게 부착되었으며 그물 모양의 균열이 거의 생성되지 않았음을 보여줍니다. Ni 함유 강 시험 블록은 알루미늄에 약간 부착되었고 Co 함유 강 시험 블록은 알루미늄에 가장 적게 부착되어 1% Co 4Cr5Mo2V 강의 함량이 다이캐스트 알루미늄 합금에 대한 최고의 열 손상 저항성을 나타냅니다. 또한 알루미늄 합금 다이캐스팅 전의 경도와 비교하여 1,000회 다이캐스팅 후 4Cr5Mo2V강, 니켈함유 및 건조함유 4Cr5Mo2V강 시편의 표면경도는 2.8, 1.8, 1.4HRC 감소하였으며, 다중 다이캐스팅 알루미늄 합금. 니켈 함유 및 건조 4Cr5Mo2V 강철의 표면 경도에 대한 악영향은 4Cr5Mo2V 강철보다 적으며, 이는 Co 및 Ni의 고용 강화 효과와 관련이 있으며, 이는 알루미늄 액체 침식성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 금형을 열 손상에 덜 취약하게 만듭니다.

알루미늄 합금 다이캐스팅은 복잡한 고온 고압 공정입니다. 알루미늄 합금 다이캐스팅 금형의 열 손상(열 피로 및 열 손실 포함) 성능에 영향을 미치는 많은 요인이 있습니다. 그 중 열간 금형강의 구성이 특히 중요합니다.

정상적인 상황에서는 균열 및 소성 변형으로 인한 다이캐스팅 다이의 파손을 피할 수 있습니다. 금형 균열은 일반적으로 우발적인 기계적 과부하 또는 열적 과부하로 인해 발생하여 심각한 응력 집중을 초래합니다. 다이캐스팅 금형의 조기 열피로균열과 용접손실(표면열손상)이 주요 고장모드이며, 이 둘은 서로 영향을 미치는 경우가 많다. 4Cr5Mo2V 강은 내마모성과 소성 변형 저항이 우수한 열간 가공 금형 강으로 널리 사용됩니다. 드릴과 니켈은 일반적으로 강철의 강도와 경도를 효과적으로 증가시킬 수 있는 합금 원소로 사용되며 열 손상 저항에 일정한 효과가 있습니다. 따라서 4Cr5Mo2V 강, 4% Ni 및 5% Co(질량 분율, 이하 동일)를 포함하는 2Cr1Mo1V를 연구합니다. 용융 알루미늄 손상에 대한 강철의 내성은 실제 생산을 안내하는 데 매우 중요합니다.

그러나 다이캐스팅 다이강의 입 전에 열 손상을 연구하는 대부분의 방법은 가열 및 냉각을 시뮬레이션하는 것입니다. 다이 스틸 샘플은 용융 알루미늄과 직접 접촉하지 않으며 다이 스틸 샘플의 직접 유도 가열과 같은 용융 알루미늄의 정련 효과를 포함하지 않습니다. -NS. 본 논문에서는 ADC12 알루미늄 합금의 다이캐스팅 시험을 수행하기 위해 XNUMX성분 금형강 시험 블록을 준비하고 다이캐스팅 금형에 내장하였다. 용융 알루미늄의 손상 성능.

1.시험 재료 및 방법

1.1 시험 재료

4Cr5Mo2V 강, 4% Ni 함유 5Cr2Mo1V 강(이하 4Cr5Mo2V + Ni 강), 4% Co 함유 5Cr2 Mo1V 강(이하 4Cr5Mo2V + Co 강)의 화학 조성을 표 1에 나타내었다. ADC12로 주조 알루미늄 합금의 화학 조성은 표 2에 나와 있습니다.

표 1 조사된 다이캐스팅 다이강의 화학 조성(질량 분율) %
자재	C	Cr	Mo	V	Co	Ni	Si
4Cr5Mo2V 강철	0.39	4.65	2. 21	0.46	-	-	0. 23
4Cr5Mo2V+Ni강	0.38	4.72	2.34	0. 51	-	1.02	0. 21
4Cr5Mo2V+Co강	0.41	4.67	2.40	0.48	1.03	-	0. 24

표 2 ADC12 알루미늄 합금 %의 화학 성분
요소	Cu	Mg	Mn	Fe	Si	Zn	Ti	Pb	Sn
품질 평가 점수	1.74	0.22	0.16	0.76	10.70	0.87	0.064	0.035	0. 010

1.2 시험방법

어닐링된 4Cr5Mo2V 강, 4Cr5Mo2V + Ni 강 및 4Cr5Mo2V + Co 강을 그림 1과 같이 테스트 블록으로 가공했습니다. 진공 담금질 후 약 47 HRC의 경도로 두 번 템퍼링하고 미세하게 연마하여 산화물 스케일을 제거했습니다.

테스트 블록의 그룹 번호는 고정 몰드의 홈에 매립되고 다이캐스트 알루미늄 합금의 캐비티는 그림 2와 같이 가동 몰드에 설정됩니다. 500t 수평 콜드 챔버 다이캐스팅 기계 ADC12 알루미늄 합금 판재의 다이캐스팅 시험을 위해 자체 설계한 금형을 사용하였으며, 알루미늄 합금을 재사용하였다. 용융 알루미늄의 온도는 테스트를 가속화하기 위해 더 높은 800°C입니다(일반적으로 ADC12 알루미늄 합금의 다이캐스팅 온도는 (650 120)°C입니다). 용융 알루미늄의 온도는 Fe-A800 금속간 화합물의 융점에 도달하지 않는 1℃이므로 생성된 화합물은 떨어져 나온 후 불순물로서 용융 알루미늄에 존재하게 된다. 용융 알루미늄을 반복적으로 사용하면 불순물이 증가하고 알루미늄이 강화됩니다. 액체의 정련 효과로 인해 테스트가 가속화됩니다.

다이캐스팅 테스트 후, 스테레오 현미경을 사용하여 테스트 블록 표면의 알루미늄 접착 현상을 관찰했습니다. 초심도현미경을 이용하여 알루미늄 접착 정도와 테스트 블록 표면의 크랙 여부를 관찰하였다.

악의 없는 거짓말. 2 커버 다이(a)에 삽입된 테스트 블록과 이젝터 다이(b)의 성형 시트

2. 테스트 결과 및 분석

2. 1 테스트 블록의 표면 형태

2.1.1 표면 접착 알루미늄

그림 3은 다이캐스팅을 하지 않은 상태와 600,1000번의 다이캐스팅 후의 3개의 강철 테스트 블록의 표면 형태를 보여줍니다. 그림 600(b, e, h)에서 4번의 다이캐스팅 후 5Cr2MoXNUMXV 강철 테스트 블록이 가장 심각한 알루미늄 점착이 있음을 알 수 있습니다.

4Cr5Mo2V + Co 강철 테스트 블록은 알루미늄을 가장 적게 사용합니다. 그림 3(c, f, i)은 1,000번의 다이캐스팅 후에 4개의 테스트 블록 표면의 알루미늄 접착력이 증가함을 보여줍니다. 5Cr2Mo4V 강철 테스트 블록의 표면은 알루미늄 접착력이 분명한 반면 다른 두 테스트 블록은 알루미늄 접착력이 약간 있습니다. 5Cr2Mo4V + Co 강철 테스트 알루미늄 덩어리가 가장 작고 균일하여 다이아몬드를 함유한 5Cr2Mo4V 강철이 액체 알루미늄 손상에 가장 잘 저항하는 반면 5Cr2Mo9V 강철은 최악임을 나타냅니다. 드릴 및 니켈 요소의 추가는 다이 스틸 10-XNUMX의 고온 경도를 안정화하는 데 도움이되며 용융 알루미늄과 반복적으로 접촉하는 동안 표면이 "연화"되기 쉽지 않으므로 액체 알루미늄 내식성이 우수하고 알루미늄 접착력 경미하다. 다이 캐스팅 테스트 중에 용융 알루미늄이 공동으로 들어가 테스트 블록과 접촉하고 테스트 블록의 고르지 않은 구조, 가공 결함 영역 및 기타 국소 영역이 알루미늄에 약간 달라 붙습니다. 알루미늄 결합 부위의 알루미늄은 강철과 반응하여 Fe를 형성합니다.} Al 취성 중간 화합물은 고압 알루미늄 액체의 연마로 부서지고 벗겨져 금형 표면에 구덩이가 생기는 등 알루미늄 액체의 정련 아래 심각한 알루미늄 결합.

2.1.2 표면 균열

그림 4는 4회 다이캐스팅 후 5Cr2Mo4V 강, 5Cr2Mo4V + Ni 강 및 5Cr2Mo1,000V + Co 강 시편의 초심도 형상을 보여줍니다. Fig. 4(a)에서 볼 수 있듯이 4 Cry Mot V 강재 시험편의 표면에 거의 그물 모양으로 분포된 소수의 미세균열이 있음을 알 수 있다. 부착된 알루미늄과 용융 알루미늄은 강철과 반응하여 Fe.} Al 화합물을 형성합니다. Fe.} Al의 열팽창 계수는 Matrix의 열팽창 계수와 다르기 때문에 부착된 알루미늄과 Fe.} Al 및 화합물에 매우 적은 양의 미세 균열이 발생합니다. 용융 알루미늄의 정련 효과로 인해 미세 균열이 전파되고 용융 알루미늄이 균열 내부로 침투하여 매트릭스와 추가로 반응하여 Fe 2 Al 화합물을 형성합니다. 이후 반복되는 다이캐스팅 공정에서 테스트 블록 표면의 Fe.} Al 화합물이 벗겨져 피트가 형성됩니다. 산세 및 초음파 세척 후 테스트 블록의 표면은 그물 모양의 알루미늄 액체 정련 특성과 유사하게 나타났습니다. 그림 4(b, c)는 4Cr5Mo2V + Co 강 및 4Cr5Mo2V + Ni 강 테스트 블록에 균열이 없음을 보여 1% 드릴 또는 몰리브덴을 추가하면 알루미늄의 표면 접착력을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 감소시킬 수 있음을 나타냅니다. 금형의 균열 경향 및 알루미늄 저항을 향상시킵니다. 액체 손상 성능. 니켈 및 다이아몬드 비 탄화물 형성 요소의 추가는 금형의 고온 경도를 향상시킬 수 있으며 다이아몬드는 템퍼링 과정에서 몰리브덴 탄화물의 분산 및 석출을 촉진하고 석출 경화 효과 'z-}를 향상시킬 수 있습니다. 3. Ling Qian et al.의 연구. 다이캐스팅 다이강에 오스테나이트 안정화 요소를 추가하면 응력 집중을 줄일 수 있음을 보여주었습니다. 드릴과 니켈은 모두 오스테나이트 영역을 확장하는 요소이므로 4Cr5Mo2V + Ni 강 및 4Cr5Mo2V + Co 강 다이캐스팅 금형 표면은 균열이 발생하지 않습니다.

실제 다이캐스팅 공정에서 용융 알루미늄은 금형에 매우 강합니다. Fe-A1 상 다이어그램에 따르면 강철과 용융 알루미늄의 반응에 의해 형성된 Fe-Al 금속간 화합물은 주로 FeAlz, Fez A15, FeA13 등이며 취성입니다. 알루미늄 합금의 Al이 풍부한 상은 매트릭스에서 떨어져 나와 용융 알루미늄을 연마하여 용융 알루미늄에 들어가 금형 표면에 구덩이를 남깁니다. 알루미늄 합금의 일부와 몰드 피트의 결합은 상대적으로 강하고 떨어지지 않으며 Fe Al 화합물을 추가로 형성합니다. 알루미늄, Fe.} Al 및 여기에 부착된 화합물은 냉각 중에 미세 균열이 발생하기 쉽습니다. 다이캐스팅 시트는 액체 알루미늄이 적기 때문에 더 빨리 응고되고 금형과 액체 알루미늄 사이의 반응이 더 느립니다. 따라서 테스트 블록의 표면은 Fe와 Al의 반응으로 인해 피트가 적고 알루미늄 액체의 침식으로 인해 끈적 끈적한 알루미늄이 생성됩니다.

2. 2 표면 경도

표 3은 다이캐스팅 시간을 달리한 후 3개의 다이강 시험 블록의 표면 경도의 평균값이다. 표 1,000의 데이터는 세 종류의 테스트 블록의 표면 경도가 모두 약간 감소함을 보여줍니다. 다이캐스팅 금형의 수가 증가할수록 시험편의 반복적인 템퍼링에 해당하므로 경도가 감소합니다. 4번의 다이캐스팅 후, 5Cr2Mo1.4V + Co 강철 테스트 블록의 경도는 4 HRC로 가장 작은 감소를 보입니다. 5Cr2MoXNUMXV 강철 테스트 블록이 가장 눈에 띄게 감소했습니다.

분명히, 그것은 2. 8 HRC로 떨어졌습니다. 4Cr5Mo2V + Ni 강 테스트 블록의 표면 경도가 1 HRC로 떨어졌습니다. 안정적인 금형 경도는 알루미늄 점착을 줄이는 데 도움이 됩니다. 즉, 다이캐스팅 열 손상에 저항하는 데 도움이 됩니다.

표 3 다른 시간에 대한 다이 캐스팅 후 테스트 블록의 표면 경도 %
자재	다이캐스트 없음	200 시간	400 시간	600 시간	800 시간	1000 시간
4Cr5Mo2V 강철	48.6	48.4	48.1	47.2	46.9	45.8
4Cr5Mo2V+Ni강	47.5	47.4	47.2	46.8	46.9	46.1
4Cr5Mo2V+Co강	47.7	47.5	47.1	46.5	46.2	45.9

금형강을 장기간 템퍼링하면 마르텐사이트가 분해되고 5차 탄화물이 거칠어져서 표면 경도가 감소합니다. 드릴과 니켈은 모두 비 탄화물 형성 요소로 Fe 원자를 대체하여 강철 고용체를 '8 ~'4로 강화하여 금형이 더 높은 고온 강도를 가지며 급속 가열 및 냉각을 반복한 후에도 더 높은 경도를 유지합니다. 중국 다이캐스팅 협회(China Die Casting Association)는 담금질 및 템퍼링된 Cr-Mo-V-Ni 강의 원소 분포를 연구한 결과, 템퍼링 과정에서 Ni 원소가 탄화물 주위에 농축되어 주변 페라이트의 탄소 원자를 방해한다는 사실을 발견했습니다. 탄화물 탄화물의 지속적인 확산은 탄화물 조대화의 활성화 에너지를 증가시키고 탄화물의 성장을 방해하여 니켈 함유 5Cr2MoXNUMXV 강의 경도 감소를 줄이고 용융 알루미늄 손상에 대한 내성을 향상시킵니다.

중국 다이캐스팅 협회는 1% Ni가 있고 Ni가 없는 다이 강의 열 안정성과 미세 구조 변화를 연구했으며 열 안정성 테스트의 후반 단계에서 니켈이 다이 강의 경도를 늦추어 강철은 더 나은 열적으로 안정한 성. 드릴링은 오스테나이트 상 영역을 확장하는 요소입니다. 4Cr5Mo2V 강에 드릴을 추가하면 오스테나이트화 과정에서 탄화물의 용해를 촉진하고 오스테나이트의 탄소 함량을 증가시키며 오스테나이트의 안정성을 증가시켜 잔류 오스테나이트의 양과 마르텐사이트 경도를 증가시킬 수 있으며 드릴은 또한 템퍼링 과정에서 몰리브덴 탄화물의 분산 및 석출을 촉진하고 석출 경화 효과 z'-1을 향상시킵니다.

매트릭스에 대한 니켈 및 드릴의 강화 효과는 용융 알루미늄을 반복적으로 정련한 후에도 다이 스틸 테스트 블록이 여전히 더 높은 표면 경도를 갖도록 하여 부식에 더 강하여 테스트 블록의 저항을 개선하는 데 도움이 됩니다. 용융 알루미늄의 손상. 테스트 블록의 표면 경도와 알루미늄 접착 정도도 보여줍니다(그림 3, 표 3 참조). 천공된 4Cr5 Mo2V 강철 테스트 블록은 1,000회 다이캐스팅 후 표면 피트와 알루미늄 접착이 가장 적습니다. 알루미늄 액체 손상에 대한 내성이 가장 좋습니다. 따라서 강에 1% Co를 첨가하는 것의 강화 효과는 1% Ni를 첨가하는 것보다 크며, 둘 다 금형강의 알루미늄 손상 방지 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

3.Conclusion

알루미늄 합금을 1 000 번 다이 캐스팅 한 후 드릴이있는 4Cr5 Mo2V 강재 샘플은 알루미늄을 가장 적게 붙이고 4Cr5Mo2V 강재 샘플은 가장 많은 알루미늄을 붙입니다.
알루미늄 합금을 1,000회 다이캐스팅한 후 4Cr5Mo2V 강, 4Cr5Mo2V +Ni 강 및 4Cr5Mo2V + Co 강 시편의 표면 경도는 2.8, 1.8 및 1.4 HRC 감소했습니다. 즉, 니켈 또는 드릴을 추가하면 열 손상 저항이 크게 향상될 수 있습니다. 4Cr5Mo2V 다이캐스팅 다이스강.

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