冲头用M42高速钢的性能研究

针对精冲领域高端冲头依赖进口的现状,河冶科技在冲头用M42高速钢的基础上,围绕成分、组织、制备工艺等几个方面进行研究,开发出了性能更好、寿命更长的冲头专用钢。从影响冲头使用寿命的材料颗粒度、不均匀度、硬度以及热处理等因素中明确了关键指标,并对其进行了评价及控制。结合热力学软件Thermo-Calc对其进行热力学计算,得到了M42钢转变过程中的主要组成相及其溶解温度,Ac1和Ac3计算结果分别为834℃和852℃。结合金相显微镜、扫描电镜等检测手段,分析了冲头专用钢M42的组织,特别是碳化物的尺寸和分布;研究了退火态和热处理态中第二相的析出规律,并评价了性能。结果表明:经过热加工变形和退火后,冲头用钢M42中碳化物均匀细小,淬火温度在1 160~1 180℃时晶粒度控制在9~10级,530~570℃回火后具备优异的强度和韧性。经过合理的热处理,硬度达到66.5~67.5 HRC,无缺口摆锤冲击试验测得的冲击韧性>15 J,满足冲头领域对材料性能的需求。

真空加压气淬工艺对W2Mo9Cr4VCo8(M42)钢组织和性能的影响

以W2Mo9Cr4VCo8(M42)钢为研究对象,研究不同真空气淬压强(1、5和9 bar)对W2Mo9Cr4VCo8(M42)试验件的心部组织、硬度及淬透效果的影响。研究表明,在不同气淬压强下试验件的淬透性不同,1 bar气淬条件下,可以淬透的尺寸为10 mm以下;5 bar气淬条件下,可以淬透的尺寸为30 mm以下;9 bar气淬条件下,可以淬透的尺寸为90 mm以下。淬火+三次回火后试验件的金相组织均为回火马氏体、碳化物及残留奥氏体。并对W2Mo9Cr4VCo8(M42)铣刀进行加压气淬试验,得到了满意的效果。

河冶及国外M42高速钢质量对比与分析

该文结合光谱分析仪、金相显微镜、扫描电镜和布氏硬度计等检测手段,对河冶和国外某厂家M42高速钢的化学成分、非金属夹杂、显微组织、碳化物分布和退火硬度等进行对比分析,并对热处理后的硬度进行了检测分析。结果表明:2种钢的化学成分、组织等指标均符合标准要求,同时实物质量存在一定差异。经过对比,国外厂家生产M42钢的碳饱和度略高于河冶,相同制度热处理后硬度偏高;组织方面,国外厂家生产的M42钢心部位置的碳化物颗粒度偏大、碳化物均匀性较差,部分碳化物存在开裂现象;钢中非金属夹杂尺寸较大,将影响钢的各项综合指标。综合各项分析结果,河冶M42高速钢非金属夹杂和碳化物控制水平更好,在对塑性和韧性要求较高的应用领域更具优势。

SPS烧结M42粉末冶金高速钢的显微组织与性能

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了M42粉末冶金高速钢,研究了SPS烧结M42粉末冶金高速钢及其热处理后的显微组织与性能。结果表明:与普通粉末冶金高速钢相比,SPS烧结制备的M42粉末冶金高速钢显微组织均匀、晶粒细小、无碳化物偏析。经过在1180℃×5min×550℃×1h的热处理后,硬度比普通粉末冶金高速钢提高1～2HRC。

深冷及回火处理对高速钢M42组织和力学性能影响

采用金相显微镜、扫描电镜及硬度仪,研究了-196℃深冷处理与常规热处理工艺组合对M42高速钢微观组织及硬度的影响,所采用的组合工艺包括:淬火+深冷处理,淬火+深冷处理+回火,淬火+回火+深冷处理.结果表明:淬火后深冷处理24h的工艺能明显细化晶粒,提高M42高速钢的硬度,促进残余奥氏体向马氏体转变及碳化物析出并弥散分布,并改变了马氏体的形态.在回火前对M42钢进行深冷处理可降低二次硬化回火温度,峰值温度由525℃降至450℃,硬度值为998.2HV,较未深冷处理提高了5.0%.回火后深冷处理工艺对M42高速钢组织及硬度的影响不明显.

SPS烧结M42粉末高速钢的烧结工艺研究

采用放电等离子烧结技术制备M42粉末高速钢,研究不同烧结工艺对M42粉末高速钢性能的影响。结果表明：M42粉末高速钢经970℃×10 min×70 MPa SPS烧结后,其显微组织细小均匀、无碳化物偏析,致密度达到96.53%;经1 180℃×5 min＋550℃×1 h热处理后的硬度达到67.36HRC,与普通M42高速钢相比提高1-2HRC。

EM42与GCr15干摩擦磨损性能的研究

在HT-1000型高温摩擦磨损试验机上对M42高速钢的进行干滑动摩擦磨损试验。利用SEM观察并分析摩擦面磨损形貌及磨损机理。结果表明:M42高速钢在与GCr15钢配副干摩擦条件下,随着摩擦速度的增加,摩擦系数先降低后升高再降低;当摩擦热累积达到一定值后,摩擦表面产生严重塑性变形和化学变化,摩擦副表面起初产生氧化磨损、粘着磨损、磨粒磨损和犁沟磨损,形成转移润滑膜。此时摩擦系数较低,但磨损率相对又有所回升。

M42高速钢粉末球磨工艺优化及其SPS烧结

利用高能球磨法制备了不同粒度的M42高速钢粉末,并对其进行了放电等离子烧结(SPS)。测试了粉末粒度分布,观察了粉末及其烧结试样的形貌,探讨了高能球磨M42高速钢粉体的球磨行为特征及烧结试样的显微组织与性能。结果表明:在球料比7∶1下,随球磨时间增加,粉末细化速率先快后慢,48h后趋于平缓,且粉末的团聚不断加剧;球磨48h的粉末经在温度970℃、压力70MPa下保持10min SPS烧结的M42粉末高速钢相对密度为98.99%,热处理硬度为67.4HRC;随粉末粒度的减小,其碳化物更加细小、均匀,由于粉末的团聚化,其相对密度不断降低,而粒度对硬度的影响不大。

放电等离子烧结制备M42/45钢双金属复合材料及界面形成机理

利用放电等离子烧结(SPS)技术一次性实现了M42粉末高速钢的制备及其与45钢的连接,得到双金属复合材料,并对其界面的显微组织、元素分布进行了分析;结合传统的扩散理论,提出了连接机制模型,并对相界面的形成机理进行了探讨。结果表明:M42/45钢复合材料连接界面组织分布均匀,没有裂纹及大孔洞出现,界面结合紧密;复合材料的界面形成机制为熔合连接与扩散连接的协同作用,其中烧结初期以熔合连接为主,后期扩散连接逐渐成为主导。

放电等离子烧结制备M42粉末高速钢／45钢双金属复合材料

利用放电等离子烧结方法一次性实现了M42粉末高速钢及其与45钢双金属复合材料的制备,分析了连接接头的界面形貌,测试了连接接头的结合强度。结果表明:在970℃×10 min、压力70 MPa烧结工艺下制备的复合材料连接接头组织致密均匀,复合材料实现了冶金结合,结合强度可达到550 MPa。

热处理对超硬高速钢M42冷拔材组织和塑性的影响

采用中间退火、炉冷退火及相变退火等工艺处理W2Mo9Cr4VCo8(AISI M42)超硬高速钢冷拔钢丝(Φ5.2 mm、Φ4.96 mm),研究分析了不同组织因素对M42材料形变硬化和塑性的影响规律。结果表明,位错密度、铁素体晶粒度及亚微米级碳化物,在不同程度上影响M42高速钢形变硬化和塑性失稳行为。800℃中间退火和860炉冷退火能够显著降低铁素体位错密度,在一定程度上恢复加工硬化能力、改善M42高速钢加工塑性。860℃加热+750℃等温相变退火能够获得低位错密度、细小晶粒内部弥散分布亚微米碳化物颗粒的均匀复相组织,有利于提高材料加工硬化能力,使M42钢延伸率提升至20%。

M42带柄铣刀折断原因分析

通过对M42带柄铣刀的金相组织观察及铣刀不同部位的硬度检测,对造成铣刀折断的原因进行了分析和讨论,从而得知铣刀的焊接工艺质量以及在焊缝区形成比容差过大的不良金相组织而造成过大的内应力,是引起M42带柄铣刀焊缝开裂而最终导致铣刀折断的主要原因。

M42铣刀失效分析

通过对M42(W2Mo9Cr4VCo8)铣刀的金相组织观察及硬度检测,对铣刀崩刃的原因进行了分析和讨论。结果表明,铣刀的热处理工艺不当及磨削工艺造成磨削面的"二次淬火"是导致M42铣刀崩刃的主要原因。

EM42与TC4干摩擦磨损性能的研究

在MMW-1高温高速摩擦试验机上进行M42高速钢的高速干滑动摩擦磨损试验。利用SEM观察并分析磨损形貌及磨损机理。结果表明:M42高速钢在与TC4钛合金配副干摩擦条件下,随着摩擦速度的增加,摩擦因数和磨损率先降低后升高。当摩擦热累积达到一定值后,摩擦表面产生严重塑性变形甚至形成润滑薄膜。随着载荷的增加,摩擦表面起初产生犁沟磨损、磨粒磨损和粘着磨损,形成转移润滑膜,该膜厚度增加并被带走脱落;摩擦系数先降低然后升高,磨损率随着载荷的增加而逐渐上升。

加热温度对M42高速钢盘条组织和性能的影响

论述了退火加热温度对M42高速钢盘条组织和力学性能的影响,指出退火加热温度为880℃时盘条组织中的碳化物细小、分布均匀且此温度下盘条的断面收缩率最好,利于盘条的拉拔。

M42铣刀失效分析

本文通过对M42铣刀的金相组织观察及硬度检测，对其造成铣刀最终崩刃的原因进行了分析和讨论，从而得知M42铣刀的热处理工艺不当以及磨削工艺造成磨削面的“二次淬火”，是导致M42铣刀刃部崩刃的主要原因。

M42带柄铣刀折断原因分析

本文通过对M42带柄铣刀的金相组织观察及铣刀不同部位的硬度检测，对造成铣刀折断的原因进行了分析和讨论，从而得知铣刀的焊接工艺质量以及在焊缝区形成比容差过大的不良金相组织而造成过大的内应力，是引起M42带柄铣刀焊缝开裂而最终导致铣刀折断的主要原因。

M42高速钢/X32弹簧钢电子束焊接温度场的数值模拟与实验研究

选择双椭球热源模型对M42高速钢/X32弹簧钢双金属带锯的电子束焊接的温度场进行Ansys数值模拟,确定焊接的最佳工艺参数,并进行焊接试验,利用扫描电镜观察M42/X32接头的微观组织。结果表明,最佳焊接工艺为焊接电压U=140 k V,焊接电子束电流Ib=20 m A,焊接速度v=2 m/min。在此工艺条件下进行电子束焊接实验,焊缝宽度实验值和计算值的相对误差为-3%~1.5%,二者吻合较好,验证了双椭球热源模型在电子束焊接温度场模拟中的适用性。M42/X32接头的焊缝中心为等轴晶和柱状晶的典型铸态组织;M42熔合区（FZ）组织为马氏体和M2C型碳化物,M42热影响区（HAZ）组织为马氏体、残余奥氏体及碳化物。X32熔合区（FZ）由类马氏体层和马氏体组织组成,X32热影响区（HAZ）组织为马氏体、残余奥氏体以及M23C6。

热处理对喷射成形M42高速钢显微组织及硬度的影响

探讨了淬火和回火温度对喷射成形M42高速工具钢显微组织及硬度的影响。结果显示:淬火温度低于1180℃时,钢的淬火态硬度随温度升高而增大;高于1180℃之后,钢的淬火态硬度随温度升高而减小。淬火温度升高过程中,钢中碳化物的数量呈减少趋势,马氏体不断粗化,同时残留奥氏体数量逐渐增加。钢的硬度随回火温度的升高逐渐增大,并在550℃时达到极大值,随后逐渐减小。回火温度升高过程中,马氏体中不断析出碳化物并聚集长大,同时马氏体和部分残留奥氏体会向回火马氏体转变。

干喷工艺对高速钢M42-弹簧钢D6A双金属带锯条性能的影响

通过二元影像测量仪观察锯条干喷处理后的表面压应力、覆盖率、齿尖状况,不磨合锯切GCr15棒材的齿尖崩刃情况和锯切45~#钢和空转疲劳寿命试验研究表面处理干喷砂工艺参数(压缩空气压力0.1~0.4 MPa,运行速度4~1 m/min)对M42(/%:1.08C,1.5W,9.4Mo,3.8Cr,1.2V,8.0Co)-D6A(/%:0.48C,1.0Mo,1.1Cr,0.1V,0.6Ni)双金属带锯条性能的影响。结果表明,锯条经合适的参数-压缩空气压力0.3 MPa和运行速度3m/min,背部表面覆盖率达到100%,干喷后,齿尖形成稳定的圆角,承受切割和振动的冲击力,以提高锯条齿尖的耐磨性,齿部的平均使用寿命提高66%,背部疲劳试验寿命提高45%~70%。