LB/M复相热处理工艺对冷作模具钢DC53组织和力学性能的影响

本文研究了不同预淬火温度的QTA(Quenching-Tempering-Austempering)复相热处理工艺(Q为1030℃,30 min;T为520℃,2 h;A为250℃,3 h)对冷作模具钢DC53的微观组织和力学性能及摩擦磨损性能的影响,并与常规淬火-回火(Quenching-Tempering,QT)热处理工艺(Q为1030℃,30 min;T为520℃,2 h)进行对比。结果表明,QT工艺得到的组织以回火马氏体为主;QTA工艺可以得到下贝氏体/马氏体(Lower Bainite/Martensite,LB/M)为主的复相组织,这些复相对原奥氏体晶粒的分割产生的细晶强化作用部分抵消了LB和残余奥氏体(A_(R))的弱化作用,并且,这些复杂的微观组织极大提升了DC53钢的冲击韧性;当QTA的预淬温度为100℃时,其硬度仅比QT工艺低1.4HRC,但是冲击吸收能量却是QT工艺的2.44倍。因此,优化的QTA工艺可以得到较高的强韧综合性能。

SLD-MAGIC冷作模具钢的微观组织及切削性能

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪、透射电子显微镜以及铣削试验,研究了新型SLD-MAGIC冷作模具钢的微观组织及切削性能。结果表明:相较于DC53钢,SLD-MAGIC钢的切削性能更优异;SLD-MAGIC钢回火析出了(Fe,Cr)_(7)C_(3)和Fe_(7)C_(3)型二次碳化物,其中,小尺寸碳化物数量是DC53钢的1.2倍,而DC53钢中大尺寸及超大尺寸碳化物数量是SLD-MAGIC钢的1.35倍;此外,SLD-MAGIC钢中还含有大量硫化锰夹杂。大量细小碳化物及硫化锰夹杂有利于SLD-MAGIC钢获得优异的切削性能。

热处理工艺对3种不同Cr系冷作模具钢热处理变形的影响

精冲模在服役过程中受较大的循环载荷导致的变形会增加其维修成本并缩短模具寿命。综合考量精密模具在热处理过程中产生的形变因素,相变引起的体积膨胀更受关注。设计出了一种新型“井”字型变形模块,研究了D2、DC53和7Cr5Mo2V 3种冷作模具钢在不同真空热处理工艺下相变引起的尺寸变化规律。结果表明:在1030℃淬火后,DC53钢的最大形变率约为0.65%;在210℃低温回火和520℃高温回火后,7Cr5Mo2V钢的最大形变率分别约为1.04%和1.81%。影响模具热处理变形的因素是残留奥氏体含量、二次碳化物析出的量和马氏体特征参数等。经210℃低温回火后,7Cr5Mo2V、D2和DC53钢的残留奥氏体体积分数分别为14.44%、13.21%和11.43%;520℃高温回火后,残留奥氏体体积分数均显著减少,分别为6.04%、3.39%和2.53%。

DC53冷作模具钢回火工艺的研究

采用冲击试验、光学显微镜、扫描电镜等方法对比分析淬火态DC53钢材在不同回火温度和回火次数后的硬度、冲击韧性、耐磨性、断口、金相组织。结果表明,550℃及以下回火后硬度不会发生很大的变化,600℃回火后硬度大幅降低;200℃~400℃回火后冲击韧性没有发生明显的变化,500℃和550℃回火后出现了第二类回火脆性,600℃回火后韧性大幅上升。500℃以下等温二次回火后,硬度和冲击韧性没有发生明显变化,550℃和600℃等温二次回火后,冲击韧性提高;550℃以下回火后耐磨性不会发生明显变化,600℃回火耐磨性降低;二次回火能明显提高DC53的耐磨性。

两种不同钢锭试制的Cr12W冷作模具钢大块碳化物研究

采用细高型710kg和粗矮型1.2t两种不同钢锭试制了Cr12W冷作模具钢(2~2.3%C、11~13%Cr、0.6~0.8%W),通过低倍、碳含量、金相分析,对其钢坯和钢材的大块碳化物进行了研究,结果表明:710kg钢锭的大块碳化物比1.2t钢锭严重,710kg钢锭的大块碳化物分布在锭身中部至头部的中心,最严重部位在距头部的1/4处,1.2t钢锭的大块碳化物分布在锭身中上部至头部的中心,最严重部位在距头部的1/8处;两种钢锭试制的∮32mm钢材的大块碳化物按JB/T7713标准评定,710kg钢锭的为5级,1.2t钢锭的为3级,采用1.2t钢锭试制可以满足≤3级供货要求。

高强韧冷作模具钢深冷处理性能及组织

对高强韧冷作模具钢SDC55经液氮深冷处理后的组织和性能进行了研究。结果表明,经过深冷之后,SDC55钢的硬度和耐磨性都有很大的提高,并且其冲击韧性不会降低很多。对深冷后的SDC55钢进行了金相研究,运用扫描电镜对深冷后SDC55钢的组织和碳化物析出情况做原位比较研究。利用透射电镜和X射线应力仪分别对深冷后SDC55钢的组织和残留奥氏体进行微观研究。研究表明:深冷处理后SDC55钢的硬度和耐磨性显著提高的主要原因是由于深冷处理促进了残留奥氏体向马氏体转变和细小的ε-碳化物在马氏体上析出。

典型冷作模具钢性能与失效关系的探讨

通过对比几种典型冷作模具钢的处理工艺及其力学性能,综合分析了该类模具钢失效的3种类型,即过载失效、磨损失效和疲劳失效的形态和特征;重点探讨了高硬度冷作模具钢的表面开裂敏感性、缺口断裂性能和断口分形维数与工艺参数的关系,提出一些提高冷作模具断裂抗力、减少模具早期失效的途径。

深冷处理对冷作模具钢SDC99组织及性能的影响

对经不同深冷处理工艺的Cr8型冷作模具钢SDC99进行了硬度、冲击韧性、摩擦磨损性能测试,并用SEM、XRD、TEM分析了其相组成及显微组织。结果表明,深冷处理使SDC99钢硬度提高,冲击韧性降低,耐磨性提高,1030℃淬火＋210℃×2 h回火＋（-196℃×24 h）深冷处理＋210℃×2 h回火可使SDC99钢获得最优的综合使用性能,其磨损体积较常规热处理工艺减少23.6%。SDC99钢性能提升的主要原因是深冷处理使亚稳态的块状残留奥氏体转变为马氏体及薄膜状残留奥氏体,深冷处理后残留奥氏体体积分数由常规热处理的17.2%下降至5.5%～10.5%,但并未完全转变。薄膜状残留奥氏体分布于孪晶马氏体及二次碳化物的边界处,松弛应力集中,防止微裂纹的产生,因而改善了材料的综合性能。

多类型超细碳化物冷作模具钢DM9热处理工艺研究

应用相平衡热力学计算和根据碳化物随温度变化规律 ,研制的冷作模具钢DM9,因存在多类型碳化物 (M6 C ,M3C ,M2 3C6 、M7C3和MC) ,在常规的锻轧加工和退火工艺条件下 ,碳化物颗粒具有超细化特征。该钢因不同类型碳化物晶体结构不同 ,溶解及析出长大的热力学和动力学差异 ,使淬火温度范围加宽 ,95 0℃淬火 2 2 0℃回火或 110 0℃淬火 5 6 0℃回火 ,硬度≥ 6 2HRC 。

SDC99冷作模具钢深冷处理试验及数值分析

通过试验实测冷作模具钢SDC99的低温参数,结合沸腾换热经验模型求解沸腾换热系数,建立有限元数值分析模型,对SDC99冷作模具钢试件深冷处理过程进行数值模拟。研究表明,试件心部和表面的冷却状况差异较大,尤其是温度和冷却速度。然而,这种温度和冷却速度的剧烈变化主要集中于从试件表面至内部的1/3厚度内,而在试件心部温度和冷却速度变化比较平缓。模拟结果与试验实测数据比较吻合,最大相对偏差为10.58%,这说明采用数值分析方法能较好的再现试件在深冷处理过程中的动态温度场变化规律,为后续组织性能评估以及深冷处理工艺的制定提供依据。

常用冷作模具钢的气体渗氮与耐磨性研究

研究了9种常用冷作模具钢的气体渗氮层结构和渗氮速度，对比了不同材料渗氮层的耐磨性。结果表明，高速钢和基体钢渗氮层表面不易形成ε相层；Cr12型冷作模具钢高温（1110℃）淬火后渗氮，表面可形成ε相层，而中温（960～980℃）淬火后渗氮则在渗层中形成网状ε相。这三类高合金钢制的模具，均可利用气体渗氮提高耐磨性，且以Cr12MoV钢气体渗氮后的耐磨性最佳；低合金钢模具，不能用气体渗氮提高耐磨性。

回火温度对新型冷作模具钢显微组织和性能的影响

由于莱氏体钢中含有大量的碳化物,常用的AISID2冷作磨具钢具有很高的耐磨性,但由此而易于崩裂且不易锻造及线切割加工。为此,调整其成分和热处理工艺而开发了一种新型模具钢(实验钢)。采用金相显微镜、硬度计及冲击实验机研究了回火温度对该新型钢显微组织硬度和冲击韧性的影响。结果表明,在1050℃淬火及500℃回火处理时,实验钢与D2钢相比所含碳化物较少且颗粒尺寸较小,而且在各种回火温度下其冲击韧性和硬度均高于D2钢。例如经500℃回火处理,其硬度与冲击韧性分别为HRC64和45J/cm2·由于排除了其中的粗大又不均匀的碳化物,实验钢组织大为改善,由此而消除了在使用中的崩裂失效现象并延长了使用寿命·

粉末热等静压9.75%钒成分冷作模具钢组织与力学性能的研究

通过气雾化制粉-热等静压工艺成功制备了含钒9.75%冷作模具钢。借助X射线衍射仪、扫描电镜、电子能谱分析仪、透射电镜等研究了该成分钢种不同热处理状态的相组成、组织形貌。研究表明:退火态相组成为铁素体和MC型碳化物及少量M7C3型碳化物,碳化物呈近球形颗粒状、粒径大多在2μm以下,分布均匀;1 120℃真空淬火条件下,随回火温度升高样品硬度从62HRC降至44HRC,抗弯强度经过小幅升高在595℃达到最大值3 300MPa后开始降低。

新型高强韧性冷作模具钢DM9的组织和性能

研究了新型模具钢DM9(含量范围 % :0 .83～ 0 .95C ,3.5～ 4.2Cr,1.9～ 2 .5W ,0 .8～ 1.2Mo ,0 .7～1.1Si,0 .35～ 0 .5 5V)的组织和性能。试验结果表明 ,该钢DM9在 840℃退火时存在M3 C ,M2 3 C6,M6C ,M7C3 和MC 5种类型碳化物 ,碳化物平均尺寸 0 .6 6 μm ;该钢 95 0℃淬火 2 2 0℃回火后 ,硬度HRC 6 2 ,抗弯强度σbb380 0MPa ,冲击韧度ak72J cm2 。

冷作模具钢的选择及应用

综述了冷作模具钢的性能及分类,指出了传统冷作模具钢的局限性和新型冷作模具钢的优势。从化学成分、组织结构、力学性能和使用寿命等方面,对新型冷作模具钢如低合金冷作模具钢—GD(6CrMnNiMoVSi)钢、基体钢—65Nb(65Cr4W3Mo2VNb)钢和CG-2(6Cr4Mo3Ni2WV)钢、高韧性高耐磨性冷作模具钢—LD (7Cr7Mo2V2Si)钢和GM(9Cr6W3Mo2V2)钢等,进行对比和实例分析,指出应合理选择及应用新型冷作模具钢,从而提高模具使用寿命。

冷作模具钢淬火裂纹的搭桥修复

低合金冷作模具钢多属于高碳钢 ,淬火中易出现淬火裂纹。对于尺寸较大、形状复杂、加工精度高的冷作模具 ,因出现淬火裂纹而报废 ,损失是十分惨重的。如何修复已出现淬火裂纹的模具 ,是工业生产中急需解决的问题。针对这一情况 ,提出了对已形成淬火裂纹的冷作模具进行搭桥修复的新思想 ,并进行了试验研究。即首先对淬火裂纹尖端进行脉冲放电 ,钝化裂纹尖端 ,阻止裂纹在焊合过程中扩展 ;然后 ,对模具表面裸露的淬火裂纹顶部用YG8电极进行火花放电修复 ,相当于在裂纹顶部搭上一座“桥”。修复后 ,由于焊合层的内侧也存在类似裂纹尖端的区域 ,会使模具在工作时引起应力集中 ,因此修复后再对焊合层与裂纹连接处进行第二次脉冲放电钝化止裂 ,使焊合层下的裂纹尖端钝化且变成拱形 ,极大地提高了焊合层的承载能力 。

热处理对冷作模具钢Cr8WMo2V2SiNb组织和力学性能的影响

研究了1000～1240℃淬火,以及1100℃淬火+200～580℃回火对25 kg真空感应炉冶炼的Cr8WMo2V2SiNb钢(%:0.96C、1.11Si、7.79Cr、1.79Mo、2.16V、0.96W、0.60Nb)Φ13 mm锻材的淬火组织和晶粒度,淬-回火组织、硬度和冲击功的影响。结果表明,Cr8WMo2V2SiNb钢1 100℃淬火后的硬度HRC值为64.5;1100℃淬火+520℃回火有明显二次硬化效应,硬度达到最大值-HRC62.5,并有较好的韧性,冲击功为8.7 J。

高韧性冷作模具钢(DS钢)的研究及应用

试验研究与应用表明 ,新型冷作模具钢 (DS钢 0 .6 0C 1.15Cr 0 .5 0W ( 0 .1～ 0 .4)Mo ( 0 .1～ 0 .3)V)有高韧性、耐冲击、优良的工艺性能和高的使用寿命。其性能高于CrWMn、Cr12MoV和

高强韧低合金冷作模具钢SDC55的组织和性能

研究了高强韧低合金冷作模具钢的组织和性能。利用JMatpro相图计算辅助进行合金成分设计。运用SEM和TEM等研究了SDC55的微观组织特征和强韧化机制。结果表明,经过淬火回火后,SDC55的组织为回火马氏体基体上均匀分布着弥散细小的碳化物颗粒,残留奥氏体呈薄膜状包裹在马氏体边缘。经930℃淬火180℃两次两小时回火后,SDC55的冲击韧性达到158 J,硬度达到62 HRC。与D2钢比较,硬度基本相当,韧性显著提高。

高速精密磨削9CrWMn冷作模具钢的磨削力和比磨削能

分析了高速精密磨削9CrWMn冷作模具钢的机理,采用DEFORM软件对高速磨削模具钢9CrWMn过程进行了磨削力仿真。使用高精密高速平面磨床对模具钢9CrWMn进行了高速精密磨削试验,并在线测量了多种工况下的磨削力。结果表明:在其他两组工艺参数不变时,随着工件进给速度增加,磨削力特别是法向磨削力会增大近45%;法向磨削力和切向磨削力随着砂轮的线速度上升而下降,法向磨削力下降近33%;磨削深度对磨削力影响较大,大的磨削深度对法向磨削力的影响尤其显著,可使法向磨削力增大近100%。分析了磨削工艺参数对比磨削能的影响规律,结果显示:随着磨削深度和工件进给速度的增大,比磨削能呈比较明显的下降趋势,符合磨削加工中的尺寸效应;随着砂轮线速度的增大,比磨削能呈上升趋势。最后,对高速磨削前后工件表面的微观形貌进行了对比分析,磨削力试验结果和仿真理论分析相一致。