热处理工艺对冷作模具钢GYCRF组织及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和冲击试验等分析手段,对不同淬、回火热处理条件下的冷作模具钢GYCRF的组织和性能进行了研究。结果表明:GYCRF钢淬火后存在含Nb、Mo和V等合金元素的碳化物,1080～1120℃是最佳的淬火温度范围;在520℃回火时存在二次硬化峰,回火组织中主要为富含Nb、V等合金元素的MC型碳化物和以Cr元素为主的M_(23)C_6型碳化物;与常用冷作模具钢DC53相比,由于淬火前MC碳化物中Nb部分替代了V,在合金质量比一定的前提下,Nb的加入使得V含量相对降低,造成基体中固溶的V元素和回火时MC型碳化物析出量相对减小,回火硬度降低,冲击韧性高于DC53钢。     

国内外Cr12型模具钢组织和性能对比

通过成分分析、冶金质量评定、显微组织观测、能谱分析及硬度、冲击、拉仲实验,对4种Cr12钢的组织与性能进行研究,包括DAIDO DC11、ASSAB XW41及两种国产Cr12钢.结果表明,与DC11、XW41相比,国产Cr12型模具钢力学性能较差,主要原因在于共晶碳化物不均匀度级别较高,形态较差;非金属夹杂含量较高.其次,碳含量偏高,碳化物形成元素偏低.     

Nb微合金化高Mo热作模具钢的热力学研究

利用Thermo-calc热力学计算软件和TCFE-3数据库,对含Nb高Mo热作模具钢成分进行了优化.探讨了Cr、Mo元素含量对富Cr的M23C6型碳化物固溶温度的影响,得到元素Cr、Mo合适的质量分数分别为4.0％和2.5％.此外,还讨论了元素Nb对(V、Nb)C型碳化物的固溶温度的影响趋势,当添加0.03％Nb时可将固溶温度由1150℃提高至1240℃.热力学计算显示钢中有大量的Mo2C型碳化物生成,计算结果同文献有良好的一致性.提出了质量分数为0.39C-0.6Si-0.4Mn-4.0Cr-2.5Mo-0.9V的热作模具钢具有高热疲劳寿命和抗回火软化能力及高温强度的潜力.     

Cr12模具钢变质处理研究

铸造Cr12模具钢中共晶碳化物呈网状分布于晶界上,且枝晶粗大,经Al-Zn变质处理,共晶组织明显细化,离异共晶数量增多;经热处理后,Cr12模具钢共晶碳化物由网状变为粒状和块状且均匀分布于基体中,同时,硬度有所降低,冲击韧性得到明显提高。     

不同Nb-V含量对Cr8型冷作模具钢微观组织和力学性能的影响

基于以Nb替代V的设想,采用OM,SEM,EDS,相分析、硬度测定及冲击韧性实验,研究了不同Nb-V含量对Cr8型冷作模具钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,Nb提高MC共晶碳化物的析出温度,包晶反应和包共晶反应的温度也随之提高,初生γ相中C含量的分布更不均衡。当Nb含量(质量分数)达到1.32%时,初生γ相界附近更易形成粒状碳化物;不同Nb-V含量会改变MC共晶碳化物的类型,随Nb含量的升高,MC共晶碳化物由以VC为主变成VC和少量(N b,V)C,再变成以NbC为主和(Nb,V)C复合,使钢中莱氏体形态更平直;当Nb含量达到1.32%时,以Nb替代V可显著提高低温淬火硬度,使淬火硬度峰值向低温区移动,同时Nb替代V对二次硬化有利,可以获得更高的回火硬度和抗回火软化性;实验钢的冲击韧性随Nb含量的升高而降低。     

合金元素对8407钢析出相影响的Thermo-calc研究

8407钢是目前广泛应用的一种热作模具钢。利用Thermo-calc软件和TCFE3数据库研究了主要强化元素Cr、Mo和V对退火态8407钢析出相的影响规律。结果表明,随Cr、Mo含量增加,这两种合金元素对实验钢种的MC型碳化物的析出有抑制作用,但不影响其溶解温度。随V含量由0.83%增加到1.03%,MC型碳化物的溶解温度从1120℃提高到1140℃,提高了MC型碳化物的稳定性。经SEM组织观察和EDS分析发现,合金元素的偏析造成实验钢横/纵向性能出现差异。退火状态下析出相主要以富Cr的M23C6碳化物为主,同时有少量细小VC存在。Thermo-calc软件计算结果和实验数据有良好的一致性。     

化学成分对冷作模具钢组织的影响

以7种不同成分的冷作模具钢为研究对象,分别探讨了Cr、Mo、V、W、Si及稀土元素等对模具钢组织形态的影响.结果表明:Mo、V使钢中碳化物形态分散,且加热时不易溶入奥氏体中,起到细化晶粒、提高韧性的作用;钢中碳化物数量随Cr含量的增加而增加;Si可阻止碳元素溶入钢中,提高钢的回火稳定性;0.05%镧铈合金和0.05%稀土镁可使实验钢莱氏体及共晶碳化物形态更加圆润、不构成网状,可提高钢的热塑性,便于热加工成型.     

淬火温度对30Cr13模具钢组织与耐蚀性的影响

在不同温度下对30Cr13模具钢进行了淬火;通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电化学测试等对不同热处理态30Cr13模具钢的组织、未熔碳化物特征、耐蚀性及腐蚀机理进行了分析。结果表明:退火态模具钢组织主要为铁素体,而淬火态模具钢中主要为马氏体组织;随着淬火温度的升高,模具钢中大颗粒的未溶M23C6碳化物颗粒的数量逐渐减少,且当淬火温度达到1 130℃时碳化物颗粒基本固溶于基体中;淬火态30Cr13模具钢表面的钝化膜厚度大于退火态的,其对基体的保护性能也优于退火态的,且随着淬火温度的升高,模具钢的耐点腐蚀性能逐渐提高;淬火过程中30Cr13模具钢中未溶碳化物含量的减少有助于提高模具钢的耐点蚀性能。     

新型铸态耐磨蚀高铬铸铁的韧化机制研究

采用合金熔炼和浇注的方法制备出新型亚共晶组织的耐磨/蚀高铬白口铸铁WH16,相比于传统的渣浆泵过流件用材Cr33,其在成分设计上降低了C含量,以及Cr,Mn,Ni,Cu等合金元素含量,但仍保持两者的Cr/C相当。通过对其显微组织和力学性能的研究表明,WH16的组织中M_7C_3型碳化物体积分数约为33.4%,且均匀、孤立地镶嵌于奥氏体基体中,V的加入有利于碳化物团球化。研究结果表明,WH16组织中均匀、弥散分布的M_7C_3型碳化物抑制了裂纹的穿晶断裂,在脆性断口上形成小于10μm的裂纹,低于Cr33断口面上18～30μm的裂纹,韧化性能显著提高,洛氏硬度与断裂强度分别达到HRC42与1 790.3 MPa,与Cr33基本相同,而ε_(max)和冲击韧性(a_k)显著提升,分别可达21.9%和4.0 J/cm~2,相比Cr33分别提高85.5%和81%。     

Cr8Mo1SiV冷作模具钢大颗粒共晶碳化物的控制工艺研究

基于高温均质化不同温度、时间和锻造变形比,研究了不同大颗粒共晶碳化物尺寸下Cr8Mo1SiV冷作模具钢的冲击韧性和耐磨性能,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜和Image-J软件对材料的显微组织和大颗粒共晶碳化物进行了观察分析。试验结果表明:Cr8Mo1SiV冷作模具钢大颗粒共晶碳化物尺寸可由高温均质化和锻造工艺控制,高温均质化的温度越高、时间越长,大颗粒共晶碳化物的尺寸越小,提高温度的效果优于延长时间,高温均质化的温度工艺优选1 180℃左右,温度过高则使晶粒粗大、晶界熔化,温度过低则效果不显著,时间在保证晶粒度符合要求且无过热的前提下尽量延长,锻造变形比越大,则大颗粒共晶碳化物的破碎程度越大、尺寸越小、材料的冲击韧性及其稳定性越高,锻造变形比优选>16。