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熱鍛模具鋼的冷熱穩定性能對比
2017/11/20 20:43:35

熱鍛模具鋼的冷熱穩定性能對比


H13模具鋼和3Cr2W8V模具鋼是我國目前使用最廣泛的兩種鍛造模具鋼,其中H13模具鋼因良好的綜合力學性能及抗熱冷疲勞性能勝任一般熱模鍛造的需求。但由于H13模具鋼作為中耐熱型執作模具鋼,其工作溫度不宜超過600度,且淬透性差不利于制造大截面模具使用。3Cr2W8V模具鋼是我國比較早的使用且應用最廣的高強熱性熱鍛模具鋼,其熱穩定性良好,使用溫度可達650度,但因其冷熱疲勞性能和導熱性差,容易因冷熱疲勞而產生龜裂。而DM模具鋼為最近幾年研發出的新型熱鍛模具鋼,通過3種熱鍛模具鋼熱穩定曲線的測定及微觀組織的觀察,對比分析3種鍛造模具鋼熱穩定性能的優劣及在熱穩定過程中微觀組織的變化。3種實驗模具鋼均采用電渣重熔冶煉,其化學成分如表1所示,熱處理工藝及硬度值如表2所示,其中淬火加熱冷卻均在真空淬火爐中進行,等箱式回火爐穩定在實驗溫度下進行回火。

1 模具鋼化學成分

熱鍛模具鋼化學成份

鋼號

C

Si

Mn

Cr

Mo

W

V

Fe

H13

0.38

0.95

0.35

5.33

1.41

-

0.99

-

DM

0.40

0.28

1.04

2.50

1.66

1.64

0.97

-

3Cr2W8V

0.37

0.24

0.25

2.50

0.13

7.90

0.27

-

2 模具鋼熱處理工藝及硬度

熱處理工藝及硬度

鋼號

淬火加熱

冷卻方式

回火工藝

硬度/HRC

H13

1030×30min

真空油冷

(590-600)℃×2h

46.5

DM

1050×30min

(620-630)℃×2h

47

3Cr2W8V

1080×30min

(610-620)℃×2h

46

熱穩定試驗的采用箱式爐分別將試樣在580、620、650度保溫24h,然后測試不同溫度下3種實驗鋼的洛式硬度值。采用發射掃描電鏡觀察試樣不同保溫溫度下的微觀組織,采用高分辨投射電子顯微鏡對不同保溫溫度下的試樣進行觀察,并標定碳化物的類型。

結果表明:

1)在580、620、650度保溫24h熱穩試驗中,DM模具鋼的硬度始終高于H13模具鋼和3Cr2W8V模具鋼;且隨著保溫溫度的升高,硬度前期下降的速度越快,后期均趨于平穩。

2)在650度熱穩定過程中,3Cr2W8V模具鋼中存在W元素大量固溶于基體中,產生固溶強化作用,而DM模具鋼在熱穩定過程中由于亞穩相在高溫下分解析出M2C型碳化物產生硬化現象,同時由于大量Mn元素固溶于基體,阻礙了馬氏體基體的回復,兩者相輔相成保證了其優越的熱穩定性能。

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