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。

高淬低回复合冷处理工艺对DC53钢组织性能的影响

基于1040℃淬火+200℃回火复合冷处理工艺,研究高淬低回热处理复合冷处理工艺对DC53钢组织性能的影响。结果表明:冷处理温度未改变物相析出种类,物相由马氏体、奥氏体、(Cr_(2.5)Fe_(4.3)Mo_(0.1))C3和(Cr,Fe)_(7)C_(3)型碳化物组成,温度诱发的马氏体择优取向、晶格畸变或层错逐步增强,-196℃时最为剧烈。当-11℃冷处理时驱动力不足碳化物析出较少;-80℃时碳化物析出量最多,以M7C3型碳化物为主;-196℃时碳原子扩散动力学不足而固溶于马氏体中。-80℃条件下试样组成相配合最佳,其硬度值59.6 HRC,冲击吸收功9.2 J,较未冷处理的试样硬度提升近5%,韧性提升1.875倍;冲刷腐蚀磨损性能随温度的降低而先升后降,冲刷腐蚀18 h后磨损率为7.65 mg/cm^(2)相对性能提升近17%。

预调质处理对DC53模具钢组织和性能的影响

以DC53模具钢为研究对象,通过硬度测试、冲击试验研究了预调质处理对其组织和性能的影响,并对其冲击断口形貌进行了分析。结果表明:对于经过球化处理的DC53模具钢,在最终热处理前进行预调质处理,能显著降低其硬度,并提高其冲击韧性;预调质处理后在400℃回火的钢能获得相对比较理想的硬度和韧性配比。

高品质冷作模具扁钢DC53-S的质量水平研究

采用金相、硬度测试和冲击韧度测试等手段,对国内外DC53冷作模具扁钢进行对比研究。结果表明,我国高品质DC53钢在洁净度、碳化物尺寸控制和力学性能等方面均和国外先进水平相当,某些方面甚至好于国外DC53钢。

DC53钢凸模失效分析与改善

采用直读光谱仪、金相显微镜、洛氏硬度计、扫描电镜等测试手段对DC53钢断裂凸模的材料成分、显微组织、硬度和断口形貌等进行检验分析,查找凸模断裂失效原因。结果表明,凸模结构设计产生的应力集中、加工刀痕及装配精度低是凸模断裂失效的主要原因。通过改进凸模结构及加工工艺,达到延长凸模使用寿命的目的。

DC53钢的离子氮碳共渗工艺及稀土催渗研究

为了探究DC53钢的优化氮碳共渗工艺,对DC53钢在530℃不同共渗时间、NH3/CO2不同气氛比值、不同炉内气压情况下的离子氮碳共渗效果进行了研究.运用OM、XRD、SEM、EDS、显微硬度、摩擦磨损实验,对材料的显微组织、显微硬度和耐磨性进行了分析.研究表明:对于冷作模具钢DC53,10 h、NH3/CO2为15∶1、炉内气压为800～1000 Pa时,氮碳共渗效果最好;随着稀土镧(La)的加入,渗层变厚且渗层与基体更致密,表层到心部的硬度梯度更小,氮碳共渗效果更佳.

离子氮化时间对DC53钢显微组织和性能的影响

采用金相分析、X射线衍射分析、显微硬度测量研究了离子氮化时间对DC53钢显微组织和性能的影响,得出了制备高硬度耐磨氮化层的合适离子氮化时间。结果表明:在离子氮化处理的DC53钢表层获得由ε相(Fe3N)、γ’相(Fe4N)和少量α-Fe相组成的均匀的氮化层。随离子氮化时间延长,ε相(Fe3N)的衍射峰逐渐降低,而γ’相(Fe4N)衍射峰呈逐渐升高的趋势,α-Fe相衍射峰逐渐降低。氮化层厚度的平方值随离子氮化时间的延长呈线性增加,且氮化层硬度不断升高。从表面到基体深度的增加,氮化层呈理想的硬度梯度分布,离子氮化在DC53钢表面形成的均匀氮化层使DC53钢硬度显著提高。

冷作模具钢DC53断裂性能研究

针对冷作模具钢DC53的断裂失效情况,开展断裂韧度及疲劳裂纹扩展试验,获得材料断裂性能参数。基于线弹性断裂力学理论,运用三维断裂分析软件FRANC3D模拟计算含有穿透型裂纹的标准紧凑拉伸CT试样的裂纹前缘应力强度因子,由Paris公式计算裂纹扩展寿命,并将理论计算、数值模拟和断裂力学试验进行对比研究。结果表明:数值模拟、理论计算以及试验得到的裂纹扩展寿命在16.7%的合理误差范围内。

浇注工艺对DC53钢锭凝固质量影响的数值模拟及工艺实践

利用Thercast模拟软件,对DC53新型冷作模具钢3.2t钢锭在不同浇注工艺下的浇注和凝固过程进行模拟仿真分析,预测了钢锭中疏松等冶金缺陷出现的位置。通过比较不同浇注工艺浇注完成后钢锭中疏松、缩孔等冶金缺陷(Niyama值)的分布规律,提出了DC53新型冷作模具钢3.2t钢锭最佳浇注工艺,并通过现场实践进行验证分析。

TBM滚刀刀圈用DC53钢淬火工艺的研究

制定了TBM(隧道掘进机)刀圈用DC53钢的热处理工艺:550℃×30 min、850℃×30 min预热→970/1000/1030/1060/1090℃×20 min淬火(60℃油淬)→550℃×1 h×2次回火。对比分析了不同温度淬火后的金相组织、晶粒度、硬度以及回火后的冲击韧度。结果表明,在1000~1030℃淬火,淬火马氏体组织较好,质量较高,综合力学性能最佳。结果能为DC53钢刀圈淬火工艺的优化提供参考。

一种新型冷作模具钢DC53钢试验研究

本文介绍了一种新型冷作模具钢DC53钢的物理性能和热处理工艺，探索了DC53钢作为模具镶块材料的使用寿命。与冷作模具钢7CrSiMnMoV进行了性能比较试验，结果表明，相同工况下，DC53钢寿命是7CrSiMnMoV钢的5-6倍，使用DC53钢代替7CrSiMnMoV钢在铁路货车用冷冲压模具中是可行的。

钎料对真空钎焊YG8/DC53接头微观组织的影响

采用S201铜合金钎料、纯铜钎料和BNi2镍基钎料对YG8硬质合金和DC53钢进行真空钎焊,研究钎料对界面结合、接头组织形貌和显微硬度的影响。结果表明:采用纯铜钎料获得的YG8/DC53接头易出现裂纹,采用BNi2镍基钎料获得的钎缝易形成高硬度脆性相,采用S201铜合金钎料,母材与钎料形成良好的界面结合,靠近硬质合金一侧可以形成Fe-Co基固溶体,钎缝中心主要是Fe-Cu二元相。

国内外DC53模具钢组织及力学性能对比研究

通过化学成分、金相、SEM、EDS、XRD、硬度和韧性等实验,对国内外DC53冷作模具钢的显微组织和力学性能进行对比。结果表明:国内外DC53冷作模具钢的原材料化学成分无明显差异,退火态的进口DC53模具钢拥有比国产DC53模具钢更好的洁净度和更为均匀的碳化物分布,进口与国产DC53模具钢的退火硬度分别为240和255 HBS。经相同的标准热处理(淬火+回火)后,分别测得进口与国产DC53模具钢中含有4.56%和3.23%的残余奥氏体;进口DC53模具钢热处理后的硬度和韧性测试结果分别为61.9 HRC和11.6 J;国产DC53模具钢热处理后的硬度和韧性测试结果分别为61.6 HRC和7.6 J。经热处理后两种钢的硬度相当,但进口DC53模具钢的韧性更为优异。

稳定化处理对DC53钢力学性能及尺寸稳定性的影响

通过SEM、XRD、硬度、韧性以及三坐标测量机等测试,探究了常规热处理和回火后稳定化处理对冷作模具钢DC53力学性能和尺寸稳定性的影响。结果表明:DC53钢在稳定化处理前后的组织均为回火马氏体+少量残留奥氏体+碳化物。通过400℃×2 h附加回火的稳定化处理方式后,试验钢的硬度和冲击吸收能量分别为61.5 HRC和19.7 J,同时材料的尺寸稳定性进一步提高。回火后组织稳定性的提升、材料内部残余应力值的降低以及残留奥氏体的陈化是改善试验钢尺寸稳定性的主要原因。

离子渗氮温度对DC53钢渗氮层组织和性能的影响

采用金相分析、X射线衍射分析、显微硬度测量、摩擦磨损试验和抗氧化性能试验等手段,研究了离子渗氮温度对DC53钢渗氮层组织和性能的影响。结果表明：随离子渗氮温度升高,渗氮层中的ε相（Fe3N）衍射峰逐渐降低,γ＇相（Fe4N）衍射峰呈逐渐升高的趋势,α-Fe相衍射峰则显著降低。渗氮层厚度、硬度和耐磨性均不断增加,且从表面到基体随深度的增加,渗氮层呈平缓的硬度梯度分布。渗氮层厚度与渗氮温度满足表达式ξ~2=3.6×10~7·e^（-6855/T）·τ。这是由于在较高的离子渗氮温度下氮元素扩散系数增加并形成的大量氮化物引起的弥散强化作用所致。