铝合金压铸模具钢的表面渗铝氧化处理

论文摘要

8407钢被主要用作铝合金压铸模材料,铝合金压铸模的主要失效形式是热熔损失效和热疲劳裂纹,因此,8407钢压铸模的寿命取决于两个因素,即是否发生粘模和型腔表面是否出现热龟裂。为解决粘模和热熔损问题,进行了表面预处理的实验研究。本文首先对8407钢进行了热浸渗铝的试验,在钢的表面形成了Fe-Al合金渗层,这层渗层提高了表面的热传导系数,降低了发生热龟裂的可能性。但渗铝层有可能导致粘模。为此,又对渗铝钢进行高温氧化试验,使渗层表面形成了Fe-Al-O的混合氧化物,这层混合氧化物与铝液不浸润,可保护了内部的基体,从而改善粘模现象,提高模具的寿命。通过试验,得出如下结论：（1）通过渗铝在试样表面形成了渗铝层,其主要成分为Fe-Al合金。渗铝层厚度及Al/Fe比与渗铝时间和渗铝温度有关。（2）在模具热处理允许的温度（600℃以下）及在CO2-CO气氛和空气气氛条件下,不能在Fe-Al合金表面生成氧化膜或生成的氧化膜极薄。（3）在模具热处理允许的温度（600℃以下）及在纯O2气氛条件下,Fe-Al合金表面氧化后生成了Fe3O4和Al2O的混合氧化物,这层氧化膜与铝液不润湿,能较好地保护试样,因此这种工艺可能是合适的压铸模表面处理工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 压力铸造概述
• 1.1.1 压铸的特点
• 1.1.2 压铸的优、缺点
• 1.1.3 压铸的应用范围
• 1.1.4 压铸的发展概况
• 1.2 压铸模的失效
• 1.2.1 压铸模的失效形式
• 1.2.2 压铸模材料性能要求
• 1.2.3 提高压铸模具寿命的基本途径
• 1.3 模具的表面处理技术
• 1.3.1 表面处理的意义、目的和途径
• 1.3.2 主要的模具表面处理技术
• 1.4 表面渗铝
• 1.4.1 金属表面化学热处理
• 1.4.2 表面渗铝
• 1.5 本课题的研究目的和内容
• 第二章 预渗铝
• 2.1 Fe-Al二元相图
• 2.2 铝的扩散
• 2.2.1 菲克扩散定律
• 2.2.2 试样表面铝物质量恒定的渗铝法
• 2.2.3 试样表面铝浓度恒定的渗铝法
• 2.3 热浸镀铝试验
• 2.3.1 试验试样与设备
• 2.3.2 镀前处理
• 2.3.3 热浸镀铝
• 2.4 本章小结
• 第三章 表面氧化
• 3.1 热力学计算确定实验的气氛
• 2-Ar'>3.1.1 O₂-Ar
• 2-CO'>3.1.2 CO₂-CO
• 2-H₂O'>3.1.3 H₂-H₂O
• 3.2 动力学分析确定氧化的温度和时间
• 3.3 高温氧化试验
• 3.3.1 试验试样与设备
• 3.3.2 高温氧化试验
• 3.3.3 表面检测
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢