Mo-W-Co系高热强性热锻模具钢的组织与性能

研究了合金元素和热处理工艺对H13钢和两种新型Mo-W-Co系热作模具钢(A1、A2)的组织及性能的影响。试验结果表明:Mo、W、Co元素的加入使试验钢的最佳淬火温度提高至1050℃,回火二次硬化峰温度仍为510℃;含有更高合金含量的A2试验钢的淬火峰值硬度和回火二次硬化峰值硬度分别达到64.0 HRC和61.5 HRC,高出H13钢5.5 HRC和6.2 HRC。回火时Mo-W-Co系热作模具钢更早析出含W、Mo以及V的碳化物,并在620℃回火后与H13钢600℃回火后的硬度相近,抗拉强度和屈服强度更高。此外,Mo-W-Co系热作模具钢A1、A2的热稳定性优于H13钢,适用制作于高温高应力工况下的专用热锻模具。     

热处理工艺对新型高热稳定性热作模具钢组织与性能的影响

采用OM、SEM和硬度测试等手段,研究了热处理工艺对5Cr4Ni Mo2VCo钢和H13钢热作模具钢的组织及性能的影响。结果表明:在相同的淬火温度下,5Cr4Ni Mo2VCo钢的淬火硬度高于H13钢,随淬火温度升高,碳化物溶解较多,当淬火温度高于1030℃时,晶粒粗化速率明显增加,淬火温度应不超过1030℃;5Cr4Ni Mo2VCo钢的回火硬度均高于H13钢,两钢的二次硬化峰值温度均为510℃,5Cr4Ni Mo2VCo钢的二次硬化峰值硬度高出H13钢3.7 HRC;在高温阶段,5Cr4Ni Mo2VCo钢具有更好的回火稳定性。     

高强韧热作模具钢SR19的组织与力学性能

通过冲击试验、硬度测试、显微组织观察和断口分析研究了不同淬火、回火工艺对SR19热作模具钢微观组织及力学性能的影响,并与H13钢进行了对比。结果表明:960~1060 ℃温度范围内淬火时,SR19钢的硬度比H13钢高3~4 HRC;在高于540 ℃回火时,相同温度下SR19钢的硬度比H13钢要高0.5~1.0 HRC,且SR19钢回火后的冲击吸收能量比H13高40~50 J。增Mo加W增加了纳米析出相的数量,提高了抗回火软化能力和冲击性能。SR19钢的最佳热处理工艺为1020 ℃油淬、560~600 ℃回火,此工艺下的硬度为50.9~54.8 HRC。     

4Cr5Mo2VCo钢的热处理工艺优化

对不同工艺下4Cr5Mo2VCo钢的硬度及冲击性能进行测定,并用SEM对其显微组织和断口形貌进行了分析。结果表明,在1000~1100 ℃淬火温度范围内,4Cr5Mo2VCo钢的硬度先升高后降低,最高达59.2 HRC;未溶碳化物数量随淬火温度上升不断减少,在1100 ℃时基本全部溶入基体。回火过程中4Cr5Mo2VCo钢的二次硬化峰值温度为520 ℃,硬度随回火温度继续升高而逐渐降低。不同温度淬火试样的冲击吸收能量随回火温度的上升呈先增大后逐渐降低趋势。在44~46 HRC的硬度使用范围内,4Cr5Mo2VCo钢具有最佳强韧性配比的热处理工艺为1060 ℃×30 min淬火+(600~610) ℃×2 h回火两次,平均冲击吸收能量可达410 J。     

4Cr5Mo2NiV热作模具钢淬回火工艺研究

采用显微组织观察、拉伸试验、冲击试验和硬度测试等方法,研究了4Cr5Mo2NiV模具钢淬火、回火工艺对其显微组织与力学性能的影响。结果表明:淬火态4Cr5Mo2NiV钢组织主要为板条状、针状马氏体以及少量碳化物。随着淬火温度的升高,4Cr5Mo2NiV钢硬度先升高后降低。1010℃淬火,4Cr5Mo2NiV钢硬度达到最大值58.3 HRC。当回火温度在400～650℃,4Cr5Mo2NiV钢回火后出现二次硬化现象。4Cr5Mo2NiV钢最佳淬、回火工艺为1010℃淬火+600℃回火,此工艺下,4Cr5Mo2NiV钢的综合性能最佳。     

淬火温度对高碳中铬钢组织及力学性能的影响

研究了900~1 050℃不同淬火温度,高碳中铬钢的组织特征及力学性能。结果表明,随着淬火温度的升高,钢中碳化物逐渐溶解,1 000℃时,基本全部溶入基体中;组织中残余奥氏体含量随淬火温度的提高而增加,1 050℃时达到最大为23.6%;钢的硬度和冲击韧度先升高后降低,950℃时硬度达到最高为60.5 HRC,1 000℃时冲击韧度达到最大为20 J·cm-2。钢在静磨料磨损条件下,表现为切削磨损,主要受硬度和碳化物的影响,900℃淬火后,钢的耐磨性最好。     

Co对4Cr5Mo2V钢组织和强韧性的影响

采用OM、SEM、EDS、硬度测试、室温冲击及高温拉伸等方法研究了Co对4Cr5Mo2V钢的组织和强韧性的影响。结果表明:经1010 ℃淬火30 min,4Cr5Mo2V-Co钢未溶碳化物数量更多,马氏体板条更细;510~600 ℃回火时,4Cr5Mo2V-Co钢的回火硬度较4Cr5Mo2V钢高出1~2 HRC,但二者冲击性能相当;相同初始硬度条件下,4Cr5Mo2V-Co钢具有更高的高温强度,这是因为Co元素的添加促进了4Cr5Mo2V-Co钢二次硬化碳化物的形核速率,并能降低碳化物的粗化速率,从而提高了4Cr5Mo2V-Co钢的强度。     

含铝超高碳钢组织及力学性能的研究

研究了淬火温度对含铝Si-Mn-Cr系超高碳钢的组织与力学性能的影响。结果表明,Al的添加可抑制钢中网状碳化物的形成,钢的相变临界温度Ac1提高到了800℃左右。随淬火温度的提高,组织有粗化的倾向,片状马氏体形态更加明显,850℃淬火后获得细小的马氏体组织;残余奥氏体含量有所增加,最高达到6.5%;钢的硬度逐渐下降,冲击韧度变化不大,抗冲击磨料磨损性能降低。850℃淬火,200℃回火后钢的硬度可达62 HRC,冲击韧度为6 J/cm2,且抗磨料磨损性能最好。     

含铝超高碳钢组织及力学性能的研究

研究了淬火温度对含铝Si-Mn-Cr系超高碳钢的组织与力学性能的影响。结果表明,Al的添加可抑制钢中网状碳化物的形成,钢的相变临界温度Ac1提高到了800℃左右。随淬火温度的提高,组织有粗化的倾向,片状马氏体形态更加明显,850℃淬火后获得细小的马氏体组织;残余奥氏体含量有所增加,最高达到6.5%;钢的硬度逐渐下降,冲击韧度变化不大,抗冲击磨料磨损性能降低。850℃淬火,200℃回火后钢的硬度可达62 HRC,冲击韧度为6 J/cm2,且抗磨料磨损性能最好。     

W2Mo9Cr4VCo8高速钢淬火处理后的组织与性能

利用热膨胀仪、高温共聚焦显微镜和扫描电镜等研究了淬火温度、保温时间和冷却速率等工艺参数对W2Mo9Cr4VCo8高速钢显微组织的影响,并对其硬度和冲击吸收能量进行测试。研究表明,当淬火温度为1100℃时,试验钢中的网状碳化物溶解不充分且分布不均匀;当淬火温度升至1180℃时,奥氏体组织会溶解更多的碳和合金元素,稳定性增强;进一步提高淬火温度至1200℃时,此时高温会引起大量的碳化物发生分解,同时溶入基体的合金元素数量增加,晶粒发生明显长大。当淬火温度在1100～1180℃时,W2Mo9Cr4VCo8高速钢的硬度和冲击韧性随淬火温度的升高而增大,但当淬火温度达到1200℃时,硬度值和冲击韧性减小。当淬火温度为1180℃,保温时间40 min时,钢的硬度达到最高(54.7 HRC),但当保温时间为60 min时,碳化物的平均尺寸增加、数量减少,硬度降低,而冲击韧性随着保温时间的增加而增加,当保温60 min时冲击吸收能量达到22.4 J。随着冷却速率的增加,马氏体转化开始温度(M_s)和结束温度(M_f)降低。因此,高冷却速率可以抑制马氏体转化并增加残留奥氏体含量。     

淬火温度对G105钢组织和性能的影响

利用硬度计、拉伸试验机、冲击试验机和光学显微镜等手段,研究了G105钢分别在890、910和930 ℃保温150 min淬火,随后进行630 ℃保温180 min回火处理后组织和性能变化。结果表明:随着淬火温度的升高,G105钢淬火硬度越来越高;经回火处理后,淬火温度为890 ℃和910 ℃时,调质硬度无太大差异,分别为33.2 HRC和32.7 HRC,淬火温度为930 ℃的调质硬度相对提高约1.5 HRC。试验钢强度随着淬火温度的升高也呈现升高趋势,但冲击韧性呈先升高后下降的趋势,这主要是由于调质后存在粒状碳化物的析出现象,导致其冲击韧性显著下降,故认为当淬火温度选取910 ℃时,获得的G105钢综合力学性能较佳。     

淬火温度对5Cr15MoV钢空冷淬火组织与性能的影响

通过1000~1200 ℃间隔50 ℃的系列加热温度对5Cr15MoV马氏体不锈钢进行空冷淬火试验,并采用光学显微镜、EBSD和洛氏硬度计对不同温度淬火后组织和硬度进行检测,研究了淬火温度对试验钢组织、晶粒尺寸、残留奥氏体含量以及硬度的影响。结果表明,试验钢淬火后组织为马氏体+未溶合金碳化物+残留奥氏体。随着淬火温度升高,马氏体板条尺寸增大,未溶碳化物量逐渐减少直至消失,残留奥氏体含量先增加后减少。试验钢的硬度变化趋势为先增加后显著降低,在淬火温度为1050 ℃达到最大值60.8 HRC。试验钢硬度主要是马氏体的含碳量、晶粒尺寸、残留奥氏体含量和碳化物含量综合作用的结果。     

热处理工艺对5Cr5Mo2V钢组织与性能的影响

利用洛氏硬度计及场发射扫描电镜等研究了奥氏体化温度和回火温度对热锻模具用钢5Cr5Mo2V组织和性能的影响.结果表明:试验钢经过不同温度的淬火和回火处理后,组织均为回火马氏体+残留奥氏体+碳化物.当5Cr5Mo2V钢在920～1030℃淬火时,随淬火温度升高硬度值增加并于1030℃达到最大值62.53 HRC,之后硬度...     

Al对H11钢淬火后硬度的影响

将含有质量分数为0. 77%Al和不含Al的H11钢在1010～1130℃加热保温0. 5 h后油冷至室温,测试两者在不同温度奥氏体化后淬火的硬度。然后,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试手段分析了两者显微组织的差异。结果表明:前者淬火后硬度始终比后者低2. 5～4. 0 HRC。Al的添加降低了H11钢淬火后的残留奥氏体含量,同时增加了淬火后马氏体中含碳量,理论上可以提高H11钢淬火后硬度;然而,Al促进了奥氏体化过程中碳化物的溶解,使H11钢未溶碳化物减少,钉扎作用减弱,促进晶粒粗化,不但抵消了由于马氏体中含碳量增加而引起的硬度上升,还导致淬火后硬度进一步显著降低。因此,Al对奥氏体化过程中碳化物的影响才是H11钢淬火后硬度下降的主导因素。     

高强韧性热作模具钢SDH2的研究

在高温、高压强条件TH13钢通常出现早期失效，而传统的3Cr2W8V钢却表现出韧性不足，为此通过降低Cr含量、提高Mo和V含量，添加W元素来改善热作模具钢的综合性能，设计出了SDH2钢。室温和高温冲击韧度试验、回火稳定性试验和热疲劳试验表明，1100℃淬火＋600℃回火的SDH2钢室温下冲击值大于300J；回火温度从560℃升高到625℃保温18h，SDH2钢的硬度值依然大于46HRC；另外，SDH2钢具有比H13钢更优良的抗热疲劳性能。     

淬火温度对Cr5支承辊用钢组织和摩擦磨损性能影响

运用扫描电子显微镜和洛氏硬度计研究了Cr5支承辊用钢不同热处理状态下的显微组织和洛氏硬度。结果表明,调质处理后Cr5钢组织得到明显改善(回火索氏体),细小弥散分布的碳化物取代尺寸较大不规则的碳化物;淬火后试样组织为马氏体,碳化物几乎全部溶入基体,硬度随淬火温度提高而增加(由51.6 HRC增加到58.1 HRC);回火后,Cr5钢中有细小碳化物析出,且弥散分布,淬火温度较高(1050℃、1025℃)时,组织依然保留马氏体结构(回火马氏体),温度较低(1000℃)时,组织为回火索氏体,其硬度与回火前变化趋势相同(由51.4 HRC增加到54.4 HRC)。在所选定的淬火温度下,随着淬火温度的升高,硬度值增大,磨损量减小,磨损严重程度降低,耐磨性较好。     

热处理工艺对30Cr16Mo1VN钢组织和性能的影响

为探索30Cr16Mo1VN钢最佳的热处理工艺,采用冲击、拉伸试验机、洛氏硬度计、OM、SEM、XRD、TEM研究了淬、回火温度对该钢组织和力学性能的影响。结果表明:该钢最佳的淬火温度为1050 ℃,淬火后存在少量M₂₃C₆碳化物和M₂N氮化物阻碍晶界迁移,其平均晶粒尺寸为14.1 μm,而大部分碳/氮化物固溶进基体中,导致Ms点降低,残留奥氏体含量增至59.2%。经-73 ℃冷处理后,大量残留奥氏体转变成马氏体,硬度提高至57 HRC。该钢300 ℃回火时具有良好的强韧性匹配,抗拉强度达2030 MPa,断面收缩率为10.0%。回火后基体发生回复,位错密度降低,随回火温度的升高,基体上析出细小弥散的球状碳化物阻碍位错运动产生二次硬化,450 ℃回火时出现硬度峰值。回火温度低于500 ℃时,该钢的硬度值皆大于55 HRC,具有良好的回火稳定性。     

Nb对H13钢组织及冲击性能的影响

采用OM、SEM、EDS、相分析、硬度测试和冲击性能试验等分析手段,对比研究Nb含量为0、0.067%和0.270%(质量分数)的H13试验钢淬回火后的组织及力学性能。结果表明,加入Nb后试验钢淬火硬度有所下降;淬火温度提高后,含Nb试验钢的晶粒尺寸小于0Nb试验钢,但含Nb试验钢中存在部分未溶碳化物;3种试验钢回火后的二次硬化峰均出现在510 ℃。经1050 ℃淬火、不同温度回火后,0.067Nb试验钢的冲击吸收能量高于0Nb试验钢。0.27Nb试验钢受到大尺寸碳化物的影响,淬火温度在1080 ℃以下时,冲击吸收能量不及另两种试验钢。     

热处理工艺调控9CrV钢显微组织及力学性能

针对大尺寸液压破碎锤活塞用9CrV钢,研究分析了热处理工艺对其显微组织及力学性能的影响.结果 表明,经840℃淬火和300℃回火后,9CrV钢的组织为回火马氏体、粒状碳化物和残留奥氏体,其硬度为56.7 HRC,冲击吸收能量为4.66 J.随淬火温度降低至800℃,回火温度提高至400℃,9CrV钢的硬度降低至49.8 HRC,降幅近12.2％,而冲击吸收能量提高至8.98J,增幅达92.7％.这是由于降低淬火温度后未溶碳化物数量增多,一方面细化了组织,另一方面形成淬火后马氏体的含碳量降低,两者均为提高淬火组织的强韧性提供了基础.适当提高回火温度,组织由回火马氏体转变为回火屈氏体.通过淬火与回火工艺的综合调控,可有效提高9CrV钢的抗冲击能力.     

淬火工艺对H13E钢显微组织及力学性能的影响

H13E钢是通过调整合金元素对H13钢进行了一定的改性,研究了淬火工艺对H13E钢显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着淬火温度的升高,奥氏体晶粒尺寸单调增加,从1020 ℃升高至1080 ℃时,平均奥氏体晶粒尺寸增长了约40 μm;硬度在1060 ℃达到最大值,为61.6 HRC,相较于传统H13钢硬度高3~5 HRC,同时冲击吸收能量可达16 J以上。当保温时间在20~50 min时,奥氏体晶粒增长速率较缓慢,平均奥氏体晶粒尺寸仅增长7 μm左右,同时硬度仅下降0.2 HRC左右。相同条件下油冷后H13E钢马氏体更细小,力学性能优于空冷后的H13E钢。考虑综合力学性能,H13E钢较佳淬火工艺为:1060 ℃保温20～30 min,油冷。