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三种热锻模具钢的热稳定性能对比研究

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2019-06-25 15:05:00

H13钢和3Cr2W8V钢是我国目前使用最广泛的两种热锻模具钢,其中H13钢因其良好的综合力学性能及抗冷热疲劳性能,能够胜任一般模锻工况的要求。但由于H13钢作为中耐热型热作模具钢,其工作温度不宜超过600℃,且淬透性差不利于制造大截面模具,其应用受到限制。3CrW8V钢是我国较早使用且应用最广的高强热性热锻模具钢,其热稳定性良好,使用温度可达650℃,但因其冷热疲劳性能和导热性差,容易因冷热疲劳而产生龟裂甚至断裂。而中合金DM钢为某科研团队自主研发的新型热锻模具钢。科研人员通过3种热锻模具钢热稳定曲线的测定及微观组织的观察,对比分析3种钢热稳定性能的优劣及在热稳定过程中微观组织的变化。

3种试验钢均采用电渣重熔冶炼,其化学成分如表1所示,热处理工艺及硬度值如表2所示,其中淬火加热冷却均在WZC-60型真空淬火炉中进行,待S2-5-12箱式炉稳定在试验温度下进行回火。

试验材料化学成分(质量分数,%

钢号

C

Si

Mn

Cr

Mo

W

V

Fe

H13

0.38

0.95

0。35

5。33

1.41

-

0.99

余量

DM

0。40

0.28

1.04

2.50

1.66

1.64

0。97

余量

3CrW8V

0.37

0.24

0.25

2.50

0。13

7.90

0.27

余量

 

试验材料热处理工艺及硬度

钢号

淬火加热

冷却方式

回火工艺

硬度/HRC

H13

1030℃×30min

真空油冷

590600℃×2h,两次

46.5

DM

1050℃×30min

620630℃×2h,两次

47.0

3CrW8V

1080℃×30min

610620℃×2h,两次

46.0

 热稳定试验的试样尺寸为10mm×10mm×15mm,采用S2-5-12箱式炉分别将试样在580620650℃保温24h,然后采用69-1型洛氏硬度计,按照GB/T230.1-2000测试不同温度下3种试验钢的洛氏硬度值。采用Zeiss Supra-40场发射扫描电镜观察试样不同保温温度下的微观组织,采用JEM-2010F高分辨投射电子显微镜对不同保温温度下的试样进行观察,并标定碳化物的类型。

结果表明:

1)在580620650℃保温24h热稳试验中,DM钢的硬度始终高于3Cr2W8VH13钢;且随着保温温度的升高,硬度前期下降的速度越快,后期均趋于平稳。

2)在650℃热稳定过程中,3Cr2W8V钢中存在W元素大量固溶于基体中,产生固溶强化作用;而DM钢在热稳定过程中由于亚稳θ相在高温下分解析出M2C型碳化物产生硬化现象,同时由于大量Mn元素固溶于基体,阻碍了马氏体基体的回复,两者相辅相成保证了其优越的热稳定性能。

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