表面纳米化对Dievar模具钢高能离子注渗WC层性能的影响

通过超声表面滚压处理制备出具有梯度纳米结构表层的Dievar模具钢试样。在滚压试样和未滚压试样表面进行高能离子注渗(High energy ion implantation,HEII)工艺优化试验,制备出高能离子注渗碳化钨层,并从微观组织结构、成分、硬度和高温摩擦磨损性能等方面研究表面纳米化对于高能离子注渗碳化钨性能的影响。结果表明:与HEII试样相比,USRP+HEII试样的梯度纳米结构表层明显增强了高能离子注渗碳化钨的效果。相对于HEII试样,USRP+HEII试样的表面组织更加致密均匀,其注渗层深度提高了约27%;USRP+HEII试样的表面硬度为944.9 HV,分别较原始母材硬度和HEII试样表面硬度提高了约373%和27%;USRP+HEII试样的平均摩擦因数和体积磨损量在不同温度条件下低于HEII试样,说明USRP+HEII试样具有更加优良的抗高温磨损性能。

DIEVAR模具钢的真空热处理工艺

研究了淬火工艺、冷处理和回火工艺对DIEVAR模具钢硬度和力学性能的影响。试验结果表明,经1020℃、4.5×10~5 Pa真空气淬的DIEVAR钢的力学性能最好;与未经冷处理的DIEVAR钢相比,经-100℃×2 h冷处理的DIEVAR钢硬度较高,但冲击韧度较低。DIEVAR钢产生二次硬化的回火温度为520℃左右。

DIEVAR热作模具钢的元素偏析及均匀化热处理

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、Thermo-Calc热力学计算等方法,分析了DIEVAR热作模具钢电渣锭的铸态组织、析出相及元素偏析特征,并研究了高温均匀化热处理(1260、1280、1300℃)对其微观组织、碳化物及元素分布的影响规律。结果表明,DIEVAR热作模具钢铸态枝晶组织发达,二次枝晶较显著,Cr、Mo、V元素在枝晶间富集,其偏析程度大小顺序依次为Mo>V>Cr,枝晶间析出相为M_(23)C_(6)、M_(6)C和MC碳化物;随着均匀化温度的升高和保温时间的延长,枝晶组织逐渐变得模糊直至消失,碳化物回溶形成一定的元素扩散区并逐渐扩散,直至与基体充分融合,期间元素扩散快慢程度依次为Cr>Mo>V;根据均匀化热处理后枝晶形貌、碳化物回溶、元素扩散及Mo元素的残余偏析指数情况,综合实际工业生产成本考虑,确定DIEVAR钢的最佳均匀化热处理工艺为1280℃×8 h。

热处理工艺对DIEVAR热作模具钢组织与性能的影响

通过对DIEVAR热作模具钢分别在1020、1030和1050℃进行淬火,然后回火热处理,并利用热力学计算软件Thermo-Calc对其进行热力学计算,研究了热处理工艺对DIEVAR钢组织性能的影响。研究表明:在1020℃淬火处理下,碳化物主要为MC、M_(23)C_6和M_2C,模具钢硬度最低;在1030℃淬火处理下,碳化物主要为MC、M_(23)C_6和M2_C,模具钢硬度最高,为537. 23 HV0. 2,耐磨性最好,冲击性能较低;在1050℃淬火处理下,碳化物主要为MC、M_(23)C_6和M_6C,冲击性能最高,为11. 97 J,综合性能较好。

贝氏体等温淬火对Dievar热作模具钢高温摩擦磨损性能的影响

利用贝氏体等温淬火工艺在Dievar钢中制备不同体积比例的贝/马复相微观组织,通过对显微组织、宏观/微观硬度、磨面形貌、磨屑和磨损率的分析进一步研究了贝/马复相Dievar热作模具钢的高温摩擦磨损性能并探讨其磨损机制。结果表明,Dievar钢中下贝氏体含量随等温淬火保温时间的延长而增加,其中保温3、5、10 min时下贝氏体体积占比分别为32%、45%、63%。贝/马复相试样相比于传统油淬试样具有更高的回火抗性,不同等温试样硬度值均高于传统油淬试样硬度值。同等磨损条件下,等温淬火Dievar钢相较于常规热处理Dievar钢耐磨性更加优异。在400~600℃高温摩擦磨损试验条件下,Dievar钢表面氧化物为Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)。Dievar钢400~500℃高温磨损机制为磨粒-轻微氧化磨损;随着温度升高,氧化物颗粒尺寸变大,磨粒磨损加剧。当温度升至600℃时,常规油淬试样磨损机制为磨粒-氧化磨损,以磨粒磨损为主;而等温淬火试样磨损机制则以氧化磨损为主。