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兩種新型Mo-W熱作模具鋼的回火性能比較

中國鍛壓協會 2020-05-11 16:29:57

熱作模具鋼主要被用于壓鑄模、鍛模、擠壓模等專用模具的制造,在服役過程中,往往承受著循環往復的沖擊載荷,為減少整體開裂風險,要有較高的沖擊性能;在高溫摩擦條件下為保持尺度精度,必須具備較高的硬度。傳統熱作模具鋼一般選用Cr-Mo-V系馬氏體型合金鋼,這類模具鋼因優良的力學性能配比而倍受青睞。但Cr-Mo-V系熱作模具鋼也有其自身的性能短板:熱導率不高,這將極大地限制產品的生產效率。鑒于此,上海大學模具鋼課題組以進口高熱導率熱作模具鋼HTCS-130的合金化思路為基礎,合理優化成分配比,設計了兩種新型鋼種HDCM和HDLM用以預研。對這兩種新型高熱導率熱作模具鋼進行組織和二次硬化性能的研究,以便對此一系列新鋼種的性能有一定的了解。


兩種試驗鋼的制備采用如下步驟:熔煉-電渣重熔-多向鍛造-退火。將配比好的合金爐料放置于中頻感應爐熔煉,澆鑄鋼錠。多向鍛造時將鋼錠加熱至1200~1250℃,終鍛溫度900~1000℃,鍛造成尺寸規格為60mm×60mm×1500mm的長方體鋼錠,而后在820~870℃溫度下進行退火處理,保溫10h,爐冷至室溫。鋼材的實際化學成分如表1所示。


表1HDCM和HDLM鋼的化學成分(質量分數,%)


鋼號CMnSiCrWMoV


HDCM0.340.110.040.151.724.80.02


HDLM0.480.130.050.141.743.30.87


對尺寸規格為60mm×60mm×250mm的HDCM鋼和HDLM鋼進行真空淬火熱處理,淬火熱處理在真空油淬爐中進行,淬火工藝為:分別在650、850℃各預熱40min,然后加熱到1080℃保溫1h,油冷到室溫。分別從這兩種鋼的淬火態鋼錠中切取硬度試樣和沖擊試樣。對切取的硬度試樣和沖擊試樣進行不同溫度回火試驗,研究回火溫度對組織、硬度和沖擊性能的影響,回火制度采用2次2h。


結果表明:兩種試樣鋼的馬氏體相變臨界冷速分別為8℃/s和9℃/s,1080℃真空油淬后兩種鋼的組織為板條上貝氏體。經回火后,二者均具有非常明顯的二次硬化效應,硬化峰值均出現在580℃,在此狀態下合金碳化物的早期彌散析出極大地提升了兩者的硬度。沖擊性能試驗結果表明:兩種試驗鋼的韌性變化趨勢存在明顯差異,HDLM鋼的沖擊性能遠遠低于HDCM鋼,這主要是由于VC沿晶界偏聚粗化使HDLM鋼的內應力集中。



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