M50钢中M_(2)C一次碳化物高温转变机制

以双真空冶炼的M50钢为研究对象,通过SEM、EPMA及TEM对铸态及高温扩散后M50钢中的一次碳化物进行了详细表征,系统研究了合金成分及温度对铸态M_(2)C一次碳化物高温转变机制的影响,揭示了在1160~1250℃下M_(2)C一次碳化物的高温分解机制。研究结果表明:M50钢中的M_(2)C一次碳化物主要有3种形态,分别是棒状、片层状与块状,成分上表现出Fe元素含量依次降低、Mo元素含量依次升高的分布规律。合金成分的差异导致M_(2)C一次碳化物在1160~1250℃高温扩散处理时表现出不同的热稳定性及不同的组织转变机制。其中,1160~1180℃保温时Fe元素含量较高的M_(2)C碳化物快速回溶到基体中,部分M_(2)C碳化物转变为MC碳化物,MC碳化物长大速度较慢;1210℃保温时M_(2)C碳化物几乎完全溶解,一次碳化物数量明显减少,但部分MC碳化物快速长大,形成球形大尺寸MC碳化物;1250℃保温时,M_(2)C碳化物完全溶解,未发现大尺寸MC碳化物,但存在基体组织熔化现象,此时基体中的Mo、V合金元素向形成的液相中扩散,并在凝固后形成呈球形分布的新生M_(2)C碳化物。

W3Mo4Cr5V6高速钢中碳化物的高温转变行为

借助SEM/EDS、EPMA、XRD及洛氏硬度测试等手段,对氩气保护气氛下W3Mo4Cr5V6高速钢在热处理过程中的碳化物转变行为进行研究。结果显示,经淬火处理(1050℃×1 h,空冷)后,W3Mo4Cr5V6高速钢中碳化物发生了M_(2)C+γ-Fe→M_(6)C+MC+M_(7)C_(3)的转变,在富Mo、W的M_(2)C相周围形成了大量富Fe、W、Mo的M_(6)C以及少量富V的MC和富Cr的M_(7)C_(3)。M_(6)C优先在M_(2)C与基体界面处形核,并且因消耗M_(2)C中的Mo、W而使得其中V、Cr含量增加,进而促进MC及M_(7)C_(3)的形成;M_(2)C尺寸越细小均匀,其转变程度则越完全。此外,高温转变形成的碳化物团簇整体上仍保留着铸态M_(2)C的形貌,铸态初晶MC及共晶MC均无明显变化,基体二次碳化物发生Ostwald熟化并在550℃回火时又析出一定量的二次碳化物,同时淬火过程形成的残余奥氏体在回火时转变为回火马氏体,这使得高速钢的硬度整体上有所提升,其组织均匀性得到改善。

回火温度对C61齿轮钢显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、硬度计和拉伸试验机等研究了不同回火温度对C61齿轮钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:回火温度为360~600℃时,随着回火温度的升高,C61齿轮钢的硬度先增加后下降,在540℃时硬度达到最大值,为42.3 HRC,抗拉强度和屈服强度先上升后下降,在420℃达到峰值;回火温度为482℃时,合金渗碳体以及M_(23)C_(6)碳化物转变为M_(2)C碳化物,弥散分布于马氏体基体中,保证了C61齿轮钢的强度及韧性;当回火温度超过600℃时,马氏体开始分解,M_(2)C碳化物长大,与基体的共格关系遭到破坏。C61齿轮钢最佳的回火温度为482℃,此时抗拉强度为1193 MPa,屈服强度为1151 MPa,冲击吸收能量为174.5 J,硬度为42.0 HRC,能够达到较好的力学性能匹配。

合金元素对热作模具钢高温强度的影响及新型压铸模用钢的研制

在工作过程中由于循环热负荷引起的热疲劳裂纹是压铸模具钢的常见问题之一,对于模具材料始终保持良好的高温强度和韧性是材料设计的目标。通过采用100公斤VIM冶炼不同Cr、Mo和V含量的钢锭,研究了碳化物形成对性能的影响。结果表明,为了设计具有良好的抗软化性能的新材料,提高M_(2)C型碳化物数量具有明显的效果,另一方面,材料的韧性随着M_(6)C、M_(2)C和MC型碳化物数量的增加而降低。从这些结果来看,合理控制Mo和V含量是兼顾高温强度和韧性的关键。另外,随着V含量的增加和Mo含量的减少,M_(2)C碳化物的含量呈上升趋势。在此基础上,通过优化合金设计,从控制析出碳化物类型和数量的角度出发,开发研制了QDX-HARMOTEX热作模具钢。QDX-HARMOTEX钢具有良好的韧性和抗软化性,并具有优良的抗热疲劳裂纹性。