大型工模具钢材料先进制造技术开发与应用

本书以黑龙江省“百千万”工程科技重大专项为依托,介绍了大规格高品质工模具材料特性及其制造技术,并颠覆性地探索了增材制造技术和数字化平台技术在大型工模具钢材料及工艺开发中的应用。本书共分4章:第1章为大型工模具钢制造技术及发展方向的概述;第2章围绕大型模具钢,阐述了H13钢及其改进型的材料性能及制造技术;第3章基于支承辊用大型工具钢,详尽地描述了Cr5钢的材料特性及制造工艺,并讨论了数值模拟技术在支承辊制造过程中的应用;第4章探讨了增材制造技术及材料数据库在大型工模具钢研制中的应用前景。本书所述大型工模具钢材料及制造技术突破了工模具钢大型化制造技术难题,极大地提升了国产工模具产品关键核心竞争力。 本书可作为大、中专院校相关专业研究生的参考书,也可供相关专业的工程技术人员参考使用。

本书由中国一重集团天津研发中心高端装备材料研究部部长朱琳博士执笔并统稿,项目团队成员张心金、张雪姣、巴钧涛、曹明、刘东海、高建军、杨康、祝志超、李晓、伊鹏跃、陈楚、马环、韩笑宇、张洪军、李亚辉、乔石、李晗参与了项目研究与本书的编写工作。

前言 第1章大型工模具钢概述1 1.1大型模具钢1 1.2大型工具钢2 1.3研发的意义3 参考文献3 第2章大型热作模具钢制造技术与工程 实践4 2.1大型热作模具钢制造技术基础研究4 2.1.1热作模具钢选材设计4 2.1.2热作模具钢性能模拟与分析10 2.1.3热作模具钢基础研究设计目标25 2.2热作模具钢基础研究性能对比分析26 2.2.1改进型常规H13钢基础研究26 2.2.2改进型低硅高钼H13钢基础研究34 2.3大型热作模具钢工程实践52 2.3.1大型热作模具钢制备52 2.3.2大规格高品质模具钢性能评价53 2.4大规格高品质模具钢制备技术对标与分析64 2.4.1技术对标依据64 2.4.2工艺控制65 2.4.3对标分析66 2.5大规格高品质模具钢关键制备技术71 2.5.1模具钢高纯净冶炼技术71 2.5.2模具钢控形控性锻造技术72 2.5.3模具钢锻后热处理调控技术74 2.6大规格高品质模具钢产业化制造74 2.7小结75 参考文献75 第3章大型工具钢的开发与应用77 3.1Cr5钢的组织性能分析77 3.1.1Cr5钢材料计算77 3.1.2Cr5钢中的组织79 3.1.3力学性能分析88 3.2热处理工艺对Cr5钢组织性能的影响105 3.2.1Cr5钢的晶粒长大及碳化物溶解规律105 3.2.2Cr5钢马氏体回火过程碳化物析出规律129 3.2.3热处理工艺对珠光体形貌及性能的 影响142 3.3Cr5钢氢脆敏感性研究144 3.3.1氢在材料中的行为144 3.3.2材料的选取及试验方法147 3.3.3试验操作与检测设备的测试验证150 3.3.4Cr5钢的氢脆敏感性评价152 3.4数值模拟在大型支承辊热处理工艺制订中的 作用157 3.4.1大型支承辊热处理数值模拟的准确性 验证[10]157 3.4.2数值模拟在支承辊热处理工艺优化中的 应用162 3.5结论169 参考文献170 第4章大型工模具钢先进制造技术172 4.1大型热作模具钢增材制坯技术172 4.1.1增材制坯技术方向172 4.1.2增材制坯技术基础研究173 4.1.3增材制坯技术总结214 4.2大型工模具钢数据库的建设215 4.2.1大型工模具钢数据库特点及作用215 4.2.2大型工模具钢材料数据库总体架构和基本 功能216 4.2.3模具钢材料数据库总结218 参考文献219