搜索
预坚膜塑料模具钢材的计算机辅助成分设计摘要：预坚膜塑料模具钢材的降水显著影响非金属夹杂物的控制和辅助成分。结果表明，大截面的矩阵组成预坚膜塑料模具钢材的降水显著影响非金属夹杂物的控制和辅助成分，由热-计算软件包最小化有害氧化物夹杂的数量。此外，根据成分设计，对钙的修改进行优化。关键词：预坚膜塑料模具、沉淀、计算机辅助成分设计、热-计算软件1.引言预坚膜模具钢广泛用于塑料模具的生产。因为这些钢材调质30~40HRC，然后直接将模具制造为塑料，模具的变形和开裂可以在热处理中避免。但是这种钢有时候很难用机器制造，这类钢像往常一样需要好的切削性。满足需求的一个方法是添加易切削元素钢。但是这种方法不可行。例如，如果添加硫，塑料产品的表面质量可能可能会损坏，因为地区大型的聚会中，钢中硫化物腐蚀性能恶化的模具；如果昂贵的元素，如硒、碲、铋或锆，成本将会增加，如果添加铅，会污染环境。另一个方法是精确控制组成、形态和塑性钢中非金属夹杂物的产品。炼钢过程中包含沉淀物的强大影响可以被熟知很多年了。但是如何有效估计仍是一个谜。我们知道，在炼油过程的不同阶段或者在其凝固时，非金属夹杂物可能出现在钢液中。通过传统实验手段来分析钢的不同阶段的原位沉淀物是不可行的。因此，这是一项很难的工作。热-计算，一种商业软件，用于广泛数据库的相平衡计算，给材料设计提供适当的指导，减少实验数量。商业软件的炉渣数据库来自IRSID，含铁炉渣可以用来预测去氧处理和金属凝固中的氧化物和硫化物的组成成分，通过一种特殊的多相平衡计算。在断面预坚膜塑料模具钢中，例如高性能718号钢（瑞典品牌），高的氧化铝含量对切削加工性能是有害的，因为它们高的硬度和熔点。从钢液中完全移除是很困难的，但是使它们变小或者通过改造使它们变得无害。本文尝试通过使用热-计算软件来分析钢基和修饰非金属夹杂物的影响。2.热-计算中使用的渣数据库状态来自IRSID的渣数据库用于含铁炉渣，它包括Al2O3-CaO-Fe2O3-FeO-SiO2系统的液态渣和浓缩氧化物的数据。钠，镍，磷，硫的数据已经添加，允许炉渣的硫化物容量的计算。液态渣在数据库中用给盖伊模型来描述。盖伊调查含有两种亚晶格的m氧化物（（Mi）uiOvi,i=1,2,...,n）的液态炉渣混合物。一个是阴离子亚晶格充满氧离子，而另一个是阳离子亚晶格充满阳离子按递减顺序（如Si4+...Ca2+...）。熔体的结构在对称（i-O-i）和非对称(i-O-j)的细胞的术语描述，在数字Rii,...,2Rij,...,中，能量参数包括那些非对称细胞的形成，与这些细胞之间的相互作用，这种简化的熔体结构使得可以描述该多组分系统中的仅几个二进制参数方面。因为熔体的形成可以用以下关系式反映：（i-O-i）+(j-O-j)=2(i-O-j)(1)然后将熔融的混合自由能可以由统计热力学方法推导。描述为：其中，Rij满足系统m(m+1)/2的限制，i=1,2,...,m表1.钢矩阵的计算化学成分m：氧化物数量(Mi)ui,Ovi；ui，vi：氧化物的化学计量指标；xi：氧化物的摩尔分数；Rij,2Rij:i-O-i,i-O-j的数量；Wij：能量参数非对称细胞形成；Eij：能量参数细胞的相互作用；Rij：i-O-j细胞的分数在一个随机分布在它们的亚点阵阳离子。因此，所有的氧化物组分的热力学参数可以被确定。该模型在对金属气渣处理的描述和监控各种多相平衡计算模型被纳入。矿渣数据库现已应用于估计的类型和非金属夹杂物在不同阶段中的生产模具钢的塑料的量。3.钢铁基体成分包含降水的影响对预坚膜塑料模具钢材,如前所述，提高性能的关键是减少氧化铝夹杂物的沉淀在钢材中，所以我们计算的可能影响钢矩阵组合类型和相对数量的夹杂物在钢液形成二次冶金。718号钢的化学成分在表1.众所周知,铝脱氧钢、铝、硅和锰也影响氧的活性。因此,它们对氧化铝降水的影响不能忽视。这种效应可以定量分析通过热-计算软件执行分析、钢的成分以及温度。考虑输入电脑宏文件氧化铝阶段的状态被设置为“修复”,其他阶段的状态设置为“进入”和锰的重量百分数是设置为“无”。这意味着这个内容是可依赖的，硅和锰含量的相关性曲线绘制氧化铝，在临界降水状态下的计算结果可以帮助我们选择合适的塑料模具钢材的成分范围。铝的内容100×10-6和300×10-6在给定温度1800K,计算结果如图1所示。图1中的曲线的计算关键是氧化铝含量.当钢的成分位于右侧的曲线,氧化铝不沉淀,主要包含在钢锰铝酸所描述的软件。然而.如果成分位于左边的曲线,在钢铝沉淀。计算结果表明,当锰的重量百分比变化从1.0到1.5。硅的重量百分比变化从0.23到0.39。然后组成位于曲线,氧化铝的临界状态含量.如果锰的重量百分比1.34和硅的重量百分比0.29是输出量.那么得到铝酸锰的摩尔分数0.069%,因为成分位于右侧曲线.如果锰的重量百分比变化1.24和硅的重量百分比为0.5，那么铝的摩尔分数为0.0485%,因为成分位于左边的曲线。铝300×10-6的内容结果是相似的。锰铝酸盐和铝的摩尔分数分别为0.21和0.15%。在二次冶金、氩气冲洗是一种有效的方法消除有害夹杂物,但此操作将导致一些降低熔融温度的钢。因此，上述结果似乎考虑的降水造成的实际降低以避免氧化铝在钢液渣应该选择硅和锰组成正确的图1中所示的曲线。Si的比重（%）Mn的比重（%）图1.Si和Mn对氧化铝沉淀的影响（a）300×100-6（b）1800K4.非金属夹杂物在凝固过程的沉淀已知的是，非金属夹杂物可能会出现在钢水的不同阶段。这样的沉淀分析，非金属的夹杂是必要的炼钢的所有阶段。在过去的夹杂物的形状控制技术是基于组合物的调节或控制包括在熔体中。对于这理论的解释是氧化反应的平衡关系方面获得的熔体的特定恒定温度。这样的解释，但是可能会不足，同时考虑到脱氧反应仍继续冷却直到熔体固化过程中有一定影响。因此，有必要作出努力来分析在凝固过程中的夹杂物形成的钢。它公知的是夹杂物，直接在形成钢水被称为外生夹杂物。大量外源夹杂物可以通过熔渣耙和气体漂洗被消除，或通过注入钙硅粉末在钢包中改性，但在包裹内源性现有钢的凝固是不可能被删除。各种各样的内生夹杂物通常存在的钢被归类为:(1)剩余还原夹杂物,(2)夹杂物沉淀在凝固和(3)可能再氧化夹杂物。应该指出,一些残余的还原夹杂物,如氧化铝粒子.致力于提高钢铁产品的性能作为异相成核的衬底硫化锰。硬粒子形成的复杂包含氧化铝夹杂Si的比重（%）Mn的比重（%）物周围表面涂层的韧性相硫化锰.包容这样的形态不仅避免了硫化锰的变形导致的减少各向同性,也消除了硬粒子损害钢的切削加工性能。但氧化铝,伴随着凝固期间夹杂物沉淀或结晶在最初的冷却液体包裹体,有害材料的切削加工性能成分凝固过程中形成的夹杂物也可以模拟任意增加氧含量水平,消费跟踪可氧化的元素(如铝),开始与较弱的反应脱氧剂(硅和锰)。718钢的成分作为一个例子,我们可以进行比较研究关于氧化铝的形成在不同温度下凝固。组成计算表2.中列出了氧化铝沉淀量和温度之间的关系,如图2所示(a)堂皇的相图718钢图2(b)所示,它是发现,氧化铝沉淀718年钢铁几乎完成了在1769K高于其熔点(1760K)。氧化铝的摩尔分数/10-6温度/K图2.氧化铝的沉淀和温度之间的关系（a）O含量20×10-6（b）718钢的相图如果我们用上述不合理成分(0.5百分点硅-1.24百分点锰)作为输入,计算结果明显不同于前。如图3所示的持续钢的凝固过程.因为它的熔点是1757K和氧化铝降水在1748K完成。温度/KC的比重（%）温度/K氧化铝的摩尔分数（10-6）、图3.氧化铝的沉淀和温度之间的关系（a）O含量20×10-6（b）718钢的相图表2.718钢的计算成分可以看出钢的成分特别是硅和锰的内容.在凝固明显影响夹杂物的沉淀.与铝相比,硅和氧之间的亲和力是第二钢,所以较高含量的硅导致推迟氧化铝的降水钢水直到凝固。这电话是得出结论,718号钢的不合理成分,钢铁行业是其主要原因的存在高铝钢产品的内容,它可能,严重降低钢的切削加工性能。为了研究上面的计算结果,718钢的微观结构和机械加工性0.29百分点硅-1.34百分点锰和0.50百分点硅-1.24百分点硅比较。结果表明,大量温度/KC的比重（%）的氧化铝在前者小于后者和前者的切削加工性能也更好。瓷砖实验的细节将在其他地方发表。5.钙对夹杂沉淀物的影响从钢液中完全移除氧化物夹杂物是很难的。修改通常用来减少其有害影响。钙作为变质剂，被广泛用于炼钢，将硬颗粒氧化铝转化成更柔和的铝酸钙。钙和氧的含量对夹杂物的沉淀的影响通过使用热-计算软件计算。结果列于图4。氧化铝的含量（10-6）氧的含量（10-6）氧化铝的含量（10-6）氧的含量（10-6）氧化铝的含量（10-6）氧的含量（10-6）图4.Ca处理后非金属夹杂物的析出（a）600×10-6（b）1800K（c）600×10-6（d）1880K在这些图中，线代表各种夹杂物存在的限制，即用于在给定的氧含量中提高钙的含量。氧化铝存在于该地区的氧化铝标，铝酸钙在标域CaO-nAl2O3和硫化钙在该地区的硫化钙标记。在1800K，对于100×10-6和600×10-6的铝含量，可以从图4（a）和（b）中看出，钙的含量应该定在第三行的上侧，否则氧化铝夹杂将形成钢水。随着铝含量的增加，铝酸钙的形成范围变得更宽阔，硫化钙的析出变得更容易。因为在更高的铝含量中，钙溶解于钢水中的量更大，氧化铝的变形相应地变得更容易。通常，当钙溶解于钢水中的量小时，铝酸钙可以沉淀，当其更大时，在钢水中硫化钙形成，也就是说，如果到达硫化钙的饱和极限，硫化钙沉淀。因此，铝酸钙的形成范围变得更宽，在铝含量高的条件下，硫化钙的沉淀变得更容易。相同的结果可在1880K高温下来获得，但是与低温条件相比，可以看出氧化铝的变形变得更容易，硫化钙的形成变得更困难（见图4（c）-（d））。随着温度升高，钙的活性更高，钙和氧化物之间的亲和更大。所以铝酸钙的形成是容易的。然而，硫化钙的饱和极限会在高温下升高，钙的溶解量会相应地增加。这导致硫化钙形成的难度。因为连续铸造技术不总是在大截面塑料模具钢的生产中使用，低硫含量小钢，铝酸钙和氧化铝的含量（10-6）氧的含量（10-6）硫化钙的析出造成导致喷嘴堵塞的影响可以忽略。为了改善可加工性，该组合物可以被调节到硫化钙析出的域。6.结论在大截面预硬模具钢胶，基质成分显著影响非金属夹杂物的沉淀。在炼钢中，各个阶段的控制可以减少有害的氧化物夹杂物的数量。为了实现最佳变形，钙的组合物应该精确地根据氧和铝含量来调节。