电渣重熔M2高速钢共晶碳化物控制研究

采用普通电渣重熔工艺和新型抽锭式电渣重熔工艺制备M2高速钢,研究了熔池深度与局部凝固时间等参数对高速钢铸锭共晶碳化物形貌和类型的影响.结果表明,电渣重熔工艺不改变碳化物类型,两种工艺制备的M2铸锭都存在M6C、MC、M2C三种类型的碳化物.抽锭式电渣重熔工艺通过有效控制电渣锭直径(D=120 mm)、熔速(11 mm/min)及熔池深度(h=50 mm),减少局部凝固时间,促进平直层片状共晶碳化物转变为离异棒状、粒状碳化物,碳化物平均晶粒尺寸小于50 μm.加快冷却速度会降低组织中共晶碳化物的质量分数,同时也会降低共晶碳化物中强碳化物形成元素如W、Mo、V的含量,使更多碳化物及合金溶于基体中.     

热处理对大规格M2高速钢组织和性能的影响

研究了Ф180 mm的大规格M2高速钢在不同热处理工艺条件下的组织和性能,分析了不同淬火温度下碳化物的溶解以及长大趋势,奥氏体晶粒的长大情况。通过实验制定出Ф180 mm规格高速钢的热处理工艺。     

奥氏体化条件对M2高速钢组织和性能的影响

研究了不同规格的M2高速钢经不同工艺奥氏体化处理后的组织和性能。结果表明,较低温度（1150℃）奥氏体化时,原材料规格（即碳化物不均匀度）和奥氏体化时间对淬火晶粒度和抗弯强度的影响不大;1210℃奥氏体化时间对淬火晶粒度和抗弯强度影响很大;1210℃长时间奥氏体化对淬火晶粒度和抗弯强度的影响大于原材料规格的影响。     

低氧超细粉末制备高性能粉末高速钢

通过电渣重熔-雾化制粉技术制备得到低氧、超细高速钢粉末,采用无包套-热等静压技术制备得到高性能粉末高速钢。研究了不同粒度、不同氧含量高速钢粉末对烧结特性的影响,对组织和性能进行了测试和分析。结果表明,高速钢粉末的平均粒度小于12 μm,氧含量小于100 ppm,烧结致密化后组织均匀、碳化物细小,经热处理后抗弯强度达4200 MPa,冲击功达22 J,硬度达65 HRC。     

不同制备工艺对锻造高速钢轧辊组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机对比研究了电渣重熔、喷射成形以及粉末冶金工艺生产的锻造高速钢轧辊的组织性能。结果表明,采用电渣重熔工艺所得锻造高速钢轧辊组织中存在明显沿锻造方向分布的网状共晶碳化物,碳化物尺寸粗大,分布不均,导致其耐磨性最差;喷射成形工艺所得锻造高速钢轧辊网状碳化物组织得到明显改善,但局部区域碳化物偏聚较严重,碳化物尺寸较大且主要以M₆C型为主,其耐磨性比电渣重熔工艺有明显提升;粉末冶金工艺所得锻造高速钢轧辊组织晶粒细小,碳化物细小且弥散均匀分布,碳化物类型中MC型占比很高,表现出最优的耐磨性能。根据3种制备工艺下的组织和性能分析,并结合目前3种制备工艺的成熟度、经济性和制造能力,未来可对喷射成形工艺做进一步研究,并逐步在较大规格锻造高速钢轧辊中推广应用。     

冶炼工艺对大尺寸铝挤压模具钢组织和性能的影响

利用金相显微镜和冲击试验机等研究了冶炼工艺对大尺寸铝挤压模具钢H13钢组织和性能的影响。结果表明:试验钢采用电渣熔速15～16kg/min和13～14kg/min两种不同的冶炼工艺,可以生产出化学成分符合NADCA#207标准的H13钢。采用电渣熔速13～14kg/min,电渣重熔?1,100mm电渣锭,大型快锻机锻造成材?635mm圆钢,退火组织碳化物分布更加均匀,未见液析碳化物和网状碳化物,冲击韧性比采用电渣熔速15～16kg/min的?635mm圆钢的平均冲击功提高11.7%。     

Co微合金化对M2高速钢组织和性能的影响

采用洛氏硬度计、扫描电镜和透射电镜等方法研究了在M2高速钢中添加微量Co对其回火组织和性能的影响。结果表明,两种试验钢回火之后的组织都为回火马氏体+少量残留奥氏体+碳化物。添加0.82%(质量分数,下同)Co使得M2高速钢的峰值硬度提高了约0.3 HRC,使600 ℃保温48 h之后的红硬性提高了约0.8 HRC,可以看出微量Co添加对M2高速钢的硬度和红硬性的提升效果不大,抗弯强度提高了约950 MPa,而使得M2高速钢的韧性略有降低,均为脆性断裂。通过对试验钢中的碳化物进行观察发现,两种试验钢析出的一次碳化物主要为大颗粒的MC型和M₆C型碳化物,通过TEM分析之后发现,添加0.82%的Co使得试验钢中马氏体板条上长条针状M₂C型的二次碳化物析出数量增多。     

M42热处理中淬火温度对碳化物转变机制的影响

以精锻M42喷射成形高速钢为原料,通过热处理正交试验,优化了材料热处理工艺,并分析了不同热处理制度下材料显微组织、硬度、抗弯强度及碳化物的演变规律。结果显示,最佳热处理工艺为:淬火保温温度1180℃,回火温度540℃,回火3次,每次1 h。该工艺下,M42洛氏硬度达到67.2 HRC,抗弯强度达到3115 MPa。淬火保温温度通过控制M_6C型碳化物的溶解量,影响最终碳化物的尺寸。淬火温度为1190℃时,M_6C型碳化物充分溶解,回火过程碳化物均匀弥散析出。     

热处理工艺对粉末冶金高速钢组织与性能的影响

研究了热处理工艺对粉末高速钢组织、硬度和抗弯强度的影响。结果表明,热处理后高速钢的组织为马氏体、残留奥氏体和MC碳化物;高速钢的硬度和抗弯强度均随着淬火温度的升高而提高;随着回火温度的升高,高速钢的硬度值发生下降,而抗弯强度则先增加到峰值后再下降,在550 ℃回火处理可以获得4250 MPa的抗弯强度;高速钢经过一次、两次回火处理后硬度值变化不大,3次回火后硬度值下降,经过一次回火后高速钢的抗弯强度值较低,经过两次、3次回火处理后抗弯强度较高,且变化不大。     

M2高速钢连铸连轧短流程工艺生产实践

为了解决模铸、多火次锻造/轧制的长流程生产M2高速钢线材存在的问题，如生产效率低、成材率低、成本高、能耗高、质量稳定差等，团队克服了M2高速钢可浇性差、裂纹敏感性强、钢坯塑性差、碳化物尺寸控制难度大等难点，采用弧形连铸机生产150 mm×150 mm连铸坯，并在高合金线材轧机上一火轧制线材的短流程，成品?11 mm线材各项质量指标符合国家标准，碳化物不均匀度和碳化物颗粒度均优于模铸产品。在工业生产中，M2高速钢线材短流程的成功实践，对该产品的工艺流程优化有重要意义。