消除H13钢锻后组织中链状碳化物的热处理工艺研究

分析了H13钢退火组织中链状碳化物的分布特点,对H13钢进行不同工艺的固溶处理+球化等温退火,研究了固溶处理对H13钢链状碳化物的溶解情况及退火组织均匀性的影响。研究表明,固溶处理可明显改善H13钢退火组织中的碳化物偏析,消除链状碳化物,提高碳化物的球化率及分布均匀性。在一定温度范围内,随固溶温度升高,退火组织越均匀。经1050℃固溶处理后,H13钢退火组织达到NADCA#207-2003标准中的AS6级,球化效果良好,获得了碳化物弥散均匀的粒状珠光体组织。     

退火条件对H13钢球化组织与力学性能的影响

采用扫描电镜观察H13钢不同退火条件退火过程中残留碳化物及退火组织中碳化物形态与分布特征,利用图像处理软件定量分析了碳化物数量、体积分数及大小,并研究了不同退火条件对其相应的回火态力学性能的影响。结果表明,H13钢缓慢冷却退火,选择Ac1~Ac3温度区间短时保温,可获得均匀分布的细小球状残留碳化物,在退火时即使冷却速度较快也可获得球状碳化物均匀分布的退火组织,并保持较好的力学性能。     

锻后固溶预处理对H13钢退火组织和冲击性能的影响

利用相分析、SEM及TEM试验方法,结合Thermo-Calc热力学软件计算了H13钢平衡相图,研究了不同固溶预处理及等温球化退火工艺对H13热作模具钢的组织和冲击性能的影响。结果表明:H13钢经1000、1050和1100 ℃固溶预处理后,随着固溶温度的升高,以V为主的MC型未溶碳化物数量逐渐减少,1100 ℃固溶预处理后,未溶碳化物基本溶解,同时晶粒粗化;经过固溶预处理及等温球化退火后,试验钢中碳化物分布均匀性和圆整度均提高,但1100 ℃固溶时晶粒尺寸粗化,退火过程形成粗大网状碳化物并沿粗大马氏体界面形核,降低了组织均匀性。H13钢经1000 ℃固溶预处理等温退火后,冲击性能较好,随着固溶预处理温度的升高,试验钢的冲击性能呈现明显的下降趋势。     

H13热作模具钢的工艺设计与组织性能研究

对H13热作模具钢进行了锻后退火、缓冷退火、等温退火和固溶预热处理,并对比分析了不同预热处理对淬回火后H13模具钢显微组织、硬度和冲击性能的影响。结果表明,采用固溶+退火相结合的方法可以细化H13模具钢的显微组织,使得碳化物分布更加均匀且尺寸更加细小;预热处理+淬回火态H13模具钢的金相组织为回火马氏体+碳化物;固溶+缓冷退火态H13模具钢的布氏硬度和洛氏硬度最高,而等温退火态H13模具钢的布氏硬度最低;经过固溶+缓冷退火+淬回火工艺处理的H13模具钢具有最高的横向和纵向0℃冲击功,可作为最佳热处理工艺。     

高温均匀化退火对H13钢芯棒带状偏析和冲击性能的影响

采用热轧态H13钢芯棒进行高温均匀化退火试验,研究了不同的保温温度、时间及冷速对带状偏析和冲击性能的影响.结果表明,H13钢在1250 ℃均匀化退火4 h,经快速冷却后,带状偏析明显减轻,二次碳化物和杂质元素在晶界偏聚倾向减小,冲击性能及等向性均得到提高.经生产实践检验,钢锭在锻造前进行1250 ℃均匀化处理,锻后快冷,钢材性能基本达到进口8407钢水平.     

7CrMn2Mo钢的球化退火工艺

研究了7CrMn2Mo钢的常规的球化退火和正火+球化退火工艺球化退火行为.结果表明,该钢退火前必须正火;与连续退火、等温退火相比,亚温球化退火的碳化物球化速度较快,效果较好;采用720 ℃保温48 h,达到球化等级要求.相分析结果表明,此钢退火态的碳化物主要为M23C6和小部分M3C及其它类型的碳化物.     

等温球化退火温度对超细化H13钢组织与力学性能的影响

采用光学显微镜观察超细化H13钢在不同奥氏体化温度等温球化退火后的显微组织,并对退火后H13钢的残留碳化物形态及分布进行研究。利用Image Pro-Plus软件对退火后碳化物的分布情况进行定量分析,并利用扫描电镜观察不同退火温度下冲击试样的断口形貌,研究不同退火温度对超细化H13钢组织与性能的影响。结果表明,随奥氏体化温度的升高,超细化H13钢硬度下降,碳化物数量与尺寸减小。当高于880℃进行等温球化退火时,晶粒明显变大,材料的退火态韧性急剧下降,回火后残留奥氏体含量增加,残留奥氏体的存在降低了H13钢的硬度。超细化H13钢在860℃进行等温球化退火,材料的综合力学性能最佳。     

H13钢退火态中的碳化物分析

H13热作模具钢在850℃保温2 h后,以25℃/h速度缓慢冷却至室温。用SEM观察合金组织经球化退火处理后的形态变化,用EDS、XRD、TEM和萃取分离方法对H13钢退火态中碳化物进行了定性和定量分析。结果表明,经850℃球化退火处理后,合金中原有的马氏体组织和珠光体组织基本转化成球状碳化物,主要碳化物类型有4种:MC、M6C、M7C3、M23C6,而且不同类型的碳化物所含的主要合金元素不同,MC中的主要合金元素为V,M7C3和M23C6中的主要合金元素为Cr,M6C中的主要合金元素为Mo和Cr。     

扩散退火对H13钢显微组织和成分偏析的影响

采用OM、SEM等微观组织分析手段研究了H13钢铸态组织和扩散退火过程中显微组织和成分偏析的演变规律。结果表明,H13钢电渣锭的铸态组织为粗大马氏体+贝氏体+液析碳化物,枝晶间和晶界处分布着高熔点液析碳化物和大尺寸二次碳化物,存在严重的枝晶偏析和成分偏析。随着扩散退火温度的升高,组织中的碳化物逐渐回溶到基体中,枝晶内的碳化物溶解速度和元素扩散速度明显快于枝晶间和晶界处,会优先达到成分均匀性要求。在1240℃进行扩散退火时,枝晶间的大尺寸二次碳化物几乎全部回溶到基体中,晶界处的高熔点液析碳化物数量明显减少,仅残存少量未完全溶解的小颗粒液析碳化物。从节能和提高成材率方面考虑,建议H13钢较佳的扩散退火工艺为1240℃×10 h。     

电渣重熔H13型模具钢组织及力学性能研究

以国内某公司自主生产的H13型(H13A、H13R、JB11U、JB13U)热作模具钢作为试验材料,采用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜等方法,研究了不同H13型模具钢锻后退火态、淬回火态的显微组织、晶粒度及淬回火后的力学性能。结果表明:H13型模具钢中,H13A钢晶粒最细,达到9.5级,淬回火态硬度最高,为50.0 HRC,纵向冲击功最高,Ak达到47.4 J;JB11U钢具有较好的组织均匀性,横向、纵向冲击功Ak均达到43 J以上,冲击功纵横比达到了0.99,显示出良好的等向性;H13A、H13R、JB13U钢退火态、淬回火态组织出现了带状偏析和一次共晶碳化物,这是导致其性能下降的主要原因。     

球化退火等温时间对高碳H13钢组织和性能的影响

采用不同的等温时间对高碳H13钢进行球化退火处理,并进行后续的淬火+回火处理,通过扫描电镜观察、硬度测试、冲击性能测试等方法,研究了等温时间对高碳H13钢组织和性能的影响。结果表明,随着等温时间的延长,淬回火处理后的高碳H13钢硬度先升高后降低,冲击性能先降低后升高,耐磨性先升高后降低。等温时间为2 h时,淬回火处理后高碳H13钢的晶界处分布较多条状和粒状碳化物,使其冲击性能下降。等温时间为3 h时,淬回火处理后高碳H13钢的晶粒内分布较多较大尺寸的粒状碳化物,使其耐磨性显著提高。等温时间为3 h时,高碳H13钢具有良好的综合性能。     

Cr12钢的预处理工艺研究

本文研究了Ｃｒ１２钢经４种不同的预处理工艺处理后钢中碳化物的大小，数量，分布及钢的硬度，强度和韧性，试验结果表明，经调质处理，高温固溶淬火＋高温退火处理后，Ｃｒ１２钢中碳化物的大小，分布及其组织，性能均优于常规球化退火预处理的。通过扫描电镜对冲击断口的分析，初步探讨了新的预处理工艺提高韧性的原因。     

Graphitization in high carbon commercial steels

Graphitization kinetics in two commercial high carbon steels, AISI types 1075 and 1095, are studied by conducting a series of isothermal annealing treatments in the temperature range of 560 to 680‡ C for periods of time ranging from 20 to 500 h. The samples selected were collected along the processing route in a commercial production line dedicated to the fabrication of thin strip. The structures studied were those of hot rolling (consisting of fine pearlite), cold rolling (spheroidized carbides within a deformed ferritic matrix), and subcritical annealing (spheroidized carbides in undeformed ferrite). The samples obtained from hot rolled coils do not graphitize, whereas those cold rolled graphitize at a rate that depends on the type of steel and degree of deformation. No graphite was found in samples from the lower carbon steel, which were subcritically annealed, although they were observed in specimens from the other steel, which were cold rolled to a reduction of 50% prior to the subcritical annealing.     

Microstructures and Hardness of 8CrWMoV Steel with Multiple Types of Ultra Fine Carbides

The structure and hardness of 8CrWMoV steel with multiple types of ultra fine carbides are studied after annealing, quenching and tempering in this paper. The results show that multiple types of carbides M3C, M7C3, M23C6, M6C and MC were observed in the annealed steel. Nucleation and coalescence of new carbides, partial dissolution of original carbides in 7 phase region during annealing at 800-840℃, result in ultra-fine carbides. Average size of the carbides is 0.33～0.34μm in the steel annealed at 800～840℃. Because M3C and M23C6 dissolve easily in austenite, the high hardness HRC63～65 can be obtained by quenching at 840～860℃. Un-dissolved carbides M6C and MC (VC) can effectively prevent the coarsening of austenitic grain, and conduce to obtain very fine martensite. The retained austenite can be easy to decompose during tempering at low and middle temperature due to the precipitation of multiple types of carbides and the good tempering-resistance of the steel is obtained. The microstructure and property of the steel after heat treatment can be accurately explained by calculating based on phase equilibrium thermodynamic.     

高温均匀化对H13钢强韧性的影响

H13（4Cr5MoSiV1）钢是一种应用广泛的热模具网，富含Cr、Mo、V等碳化物形成元素，易形成大量碳化物，一次碳化物和偏析，并因此降低H13钢冲击韧性，采用扩散退火、超细化处理和软化处理手段，能消除一次碳化物，改善偏析，使二次碳化物呈球状均匀分布在铁素体基体上，从而显著提高钢的横向冲击韧性。试验结果表明，H13钢经高温均匀化，退火横向冲击功超过90J，淬回火态横向冲击功超过20J，其冲击功均较未处理的试样1倍以上，达到或接近Uddeholm8407s钢的水平（其冲击功分别为78J和23J）。     

Semisolid structure for M2 high speed steel prepared by cooling slope

Effects of cooling slope angle and the temperature of molten metal on the globular structure of M2 high speed steel after holding at the semisolid state have been investigated. The globular structure was achieved by pouring the molten metal at 1595 °C on the ceramic cooling slope with the length of 200 mm and the angle of 25°. The globular structure of M2 high speed steel in the form of rolled–annealed and as cast condition after holding at semisolid state has been achieved. The size of globular grains of cooling slope sample was smaller than that of the rolled–annealed and as cast samples. Solid particles of rolled–annealed sample after holding at semisolid state had better roundness compared with cooling slope sample. Dissolution of carbides in the austenite phase at grain boundaries leads to formation of globular particles in the semisolid state. MC-type and M₆C-type eutectic carbides reprecipitate during cooling cycle along grain boundaries.     

钢的组织控制与设计(一)

以H13热作模具钢和高强度钢为例，分别重点讨论钢的组织控刺和设计。对H13钢，应消除原生碳化物和偏析，改善二次碳化物分布，使成分均匀化，缩小钢块纵、横向性能差，可将现国产H13钢的使用寿命显著提高。对兼具高强度（Rm〉2000MPa）和韧性钢的组织，拟设计为：低温回火马氏体组织，含高密度位错的细条马氏体，包有残余奥氏体薄膜，并分布弥散的碳化物（避免渗碳体的形成）；钢含低的碳量，并含有一定量的Si，Al和Mn，Ni，Mo等舍金元素及Nb等碳化物形成元素；适当应用Q—P处理、双相区退火、贝氏体或马氏体等温处理等。文章分两期发表。     

钢的组织控制与设计(二)

以H13热作模具钢和高强度钢为例,分别重点讨论钢的组织控制和设计。对H13钢,应消除原生碳化物和偏析,改善二次碳化物分布,使成分均匀化,缩小钢块纵、横向性能差,可将现国产H13钢的使用寿命显著提高。对兼具高强度（Rm〉2000MPa）和韧性钢的组织,拟设计为：低温回火马氏体组织,含高密度位错的细条马氏体,包有残余奥氏体薄膜,并分布弥散的碳化物（避免渗碳体的形成）;钢含低的碳量,并含有一定量的Si、Al和Mn、Ni、Mo等合金元素及Nb等碳化物形成元素;适当应用Q-P处理、双相区退火、贝氏体或马氏体等温处理等。文章分两期发表。