半凝固成形技术在模具制造上的应用
- 发布时间：2012/12/11 10:41:10
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在传统的模具制造过程中，当铸坯经受由热锻或轧制而诱发的大应变时，会由动态再结晶而产生晶粒细化，但是硬析出物（诸如碳化钒）的偏析可能会阻止再结晶化形成较细的晶粒。随后的热处理工序可以完成马氏体相变并促进沉淀硬化。由于通过单道次大压缩比的变形很难达到晶粒细化（特别是对于工具钢来说）故需要多道次的轧制工艺，而在热轧之前长时间的均热也要求减少硬析出物的偏析，因此，对于传统的模具制造工艺来说会浪费大量的能量和时间，需要发明一种既降低能耗、缩短加工时间又能够取代原来多道次轧制工艺的晶粒细化工艺——半凝固成形技术。
由于在半凝固状态下具有*的变形行为和金属显微组织特性，半凝固成形技术与传统的金属成形技术相比具有许多优点，其以缩短加工时间、生产工具钢为目标。研究发现，在SKD61钢的熔炼温度期间显微组织从凝固温度开始变化，从半凝固温度开始淬火，加热至1450℃、等温保温达20秒即可获得球状显微组织。
在压缩试验中，由于液相的流动性*，流变应力随着成形温度的提高而降低；在成形压力下液相和固相之间外流速度之差会造成相的偏析，从而影响流变应力的走向。根据在不同压缩比下进行的压缩试验可以发现，较大的应变速率不仅会导致较大的流变应力，也会对液态偏析产生显著影响。
对再结晶和部分熔炼（RAP）工艺生产具有均匀球状显微组织的SKD61坯料的可行性进行了研究，结果表明，RAP工艺参数（诸如预变形温度和预变形压缩比）对晶粒细化有明显影响；半凝固成形参数（诸如成形温度、成形率和应变速率）对显微组织的形态及流变应力均有影响。在低温下经受较大压缩预变形的试样比在较高温度下经受较小变形的试样具有更均匀的球状半凝固显微组织。