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1、新型高性能熱作模具鋼姜啟川吉林大學(xué)2009年10月1立項(xiàng)背景?世界模具市場(chǎng)總銷售額近幾年來(lái)一直在600～650億美元左右波動(dòng)。?2007年我國(guó)模具銷售額約870億元，比2006年增長(zhǎng)21％左右。熱作模具（壓鑄模具、熱鍛模具、熱擠壓模具等）每年消耗近百億元，消耗進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)熱作模具鋼7～10萬(wàn)噸（為各種合金工模具鋼產(chǎn)量的首位），價(jià)值20～30億元（高端進(jìn)口熱作模具鋼的價(jià)格是國(guó)產(chǎn)熱作模具鋼的4倍左右）。?目前，國(guó)產(chǎn)熱作模具鋼制造的熱作模具的壽命僅是進(jìn)口的1/2-1/5，因此，大型、復(fù)雜、重要的高端熱作模具幾乎全部采用進(jìn)口熱作模具鋼。?近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的新型熱作模具鋼很少，而
2、國(guó)外卻開(kāi)發(fā)出許多高性能熱作模具鋼。因此，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高壽命熱作模具鋼已是熱作模具制造業(yè)的重大關(guān)鍵，具有重大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益和科學(xué)意義。12熱作模具失效形式n壓鑄模具主要是熱機(jī)械疲勞失效2R=1?KIC?l裂紋頂端塑性區(qū)0?s÷22èS?l高溫氧化n熱鍛模具主要是磨損失效n提高熱作模具壽命途徑通過(guò)新的合金成分設(shè)計(jì)、微合金化、孕育、變質(zhì)和新的強(qiáng)韌化熱處理，得到低碳板條馬氏體＋納米尺寸碳化物＋晶粒細(xì)化＋純凈化＋抗高溫氧化的致密保護(hù)膜組織，發(fā)明出新型高壽命熱作模具鋼，使其具有高的抗熱機(jī)械疲勞、高溫磨損、高溫氧化、高溫蠕變等性能，提高熱作模具使用壽命。3熱作模具鋼的研究
3、現(xiàn)狀與發(fā)展第一代低Cr-Mo系熱作模具鋼，20年代，Cr:1-2wt%，Mo:0.2wt%第二代H系列熱作模具鋼，70年代,Cr:5wt%,Mo:1.3wt%第三代QRO系列熱作模具鋼，90年代,Cr:3wt%,Mo:2.0wt%最新推出熱作模具鋼，2000年后，Cr:5wt%,Mo:2.5wt%2近年來(lái)國(guó)外最新推出的主要熱作模具鋼化學(xué)成分元素含量（wt.%）鋼號(hào)CCrMoWVSi其它ASSAB8407（瑞典）0.395.21.40.901.0QRO90Supreme（瑞典）0.402.602.250.900.35DIEVAR（瑞典）*0.394.802.40-0.500
4、.24DAC55（日本）*0.425.112.44-0.700.20Ni:0.64Co:0.58AMAX（日本）*0.45.503.20-0.800.10Ni:0.6,Co:0.6SKD61（日本）0.375.01.251.01.0DH31-S（日本）0.414.902.20-0.510.20-W400（奧地利）*0.394.671.40-0.400.19-ADC3（法國(guó)）*0.355.051.30-0.470.25-GS344M（德國(guó)）*0.435.002.92-0.500.25-GS999（德國(guó)）0.453.005.00-1.000.20-H110.33-0.434.
5、75-5.51.1-1.6-0.30-0.600.8-1.2H120.35-0.454.75-5.5-1.6-2.40.6-1.00.8-1.2注：＊－實(shí)測(cè)化學(xué)成分。近年來(lái)國(guó)產(chǎn)主要熱作模具鋼化學(xué)成分元素含量（wt.%）鋼號(hào)CCrMoWVSi其它HM10.32-0.422.80-3.302.50-3.001.20-1.800.80-1.200.20-HM30.20-0.282.60-3.202.70-3.20-0.60-0.800.200.08-0.15NbGR0.37-0.472.50-3.502.00-3.003.50-4.501.00-1.400.10-0.270.1
6、0-0.20NbHD0.35-0.452.50-3.001.80-2.20-1.00-1.400.14-0.220.002BTM0.402.802.101.001.000.401.00MnY40.402.802.10-1.000.401.00Mn012A0.47-0.573.80-4.302.80-3.30-0.90-1.200.80-1.100.30-0.70Al由上述國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展表明，國(guó)內(nèi)外熱作模具鋼的主要成分Cr含量≤5wt%，且未見(jiàn)同時(shí)采用微量N、Y、Ce、Ti、Ca進(jìn)行復(fù)合微合金化。34新型高性能熱作模具鋼的合金成分設(shè)計(jì)沖破了目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)熱作模具鋼傳統(tǒng)的中、
7、低Cr（1-5.5wt.%）含量和未同時(shí)采用微量元素（N、Y-Ce、Ti和Ca-Si）復(fù)合微合金化的合金成分設(shè)計(jì)思路的束縛。提出了高Cr（Cr：10.0wt.%）含量和微量N、Y-Ce、Ti、Ca-Si復(fù)合合金化的新的合金成分設(shè)計(jì)思路。實(shí)現(xiàn)在馬氏體基體上彌散分布納米尺寸碳化物和抗高溫氧化的致密氧化膜組織。發(fā)明了具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高壽命高Cr“熱作模具鋼”-HHD鋼（Highchromiumhotworkingdiesteel）。該成果詳見(jiàn)發(fā)表論文：Thermalfatiguebehaviorofnewtypehigh-
