硼对P20钢淬透性能的影响

研究了硼对塑料模具钢P20的淬透性能的影响,结果表明:微量硼使P20钢的铁素体形成区域C形鼻尖发生右移,加硼后先共析铁素体的形成得到明显抑制;在油淬的条件下,P20钢的临界淬透直径由380 mm增加到近500 mm。

P20钢的预硬化组织及工艺

为了提高塑料模具钢的预硬化质量,按性能要求,研究了P20钢大锻件的预硬化工艺。

淬火温度对P20钢组织性能的影响

利用扫描电子显微镜、金相显微镜研究了P20塑料模具钢淬火组织,并用洛氏硬度计测定了硬度随淬火温度的变化情况。P20钢经830~920℃淬火得到板条马氏体,淬火后晶粒尺寸随淬火温度的升高有粗化趋势但并不明显,直到890℃以后才明显粗化,因此对P20钢进行热处理的淬火温度应低于890℃。

P20钢韧性及其等向性影响因素的探讨

本文研究了硫化物形态和微观组织对P20塑料模具钢冲击韧度及其等向性的影响。结果表明:由于横纵向试样的冲击断面与条状硫化物位向关系不同,导致了冲击韧度的各向异性。空冷试样由于存在上贝氏体和粒状贝氏体,因此冲击韧度低。由于组织本身对裂纹敏感,所以由硫化物造成的各向异性作用没有回火索氏体那样明显,其冲击韧度的等向性相应也高。

P20钢预硬化处理工艺研究

通过对用于大型精密仪器的塑料模具用钢P20的水淬预硬化处理工艺的全面研究,得到了最佳的预硬化处理制度,确定了最大淬透厚。试验结果表明,本文所确定工艺能满足洛氏硬度HRC32～36的预硬化要求。

P20钢

P20钢是铬镍合金的预硬化塑料模具钢。是美国牌号,相应的中国牌号是3Cr2Mo,在中国得到广泛的应用。 化学成份（ω,%）：0.38 C,1.30 Mn,1.85 Cr,0.40 Mo,0.008 S。

基于人工神经网络的P20钢热处理工艺

用BP人工神经网络及材料微观分析方法研究了热处理工艺对P20钢硬度的影响。结果表明,BP网络能根据淬火及回火温度精确预测P20钢热处理后的硬度;BP网络预测结果表明,P20钢经800～920℃淬火及530～650℃回火,在给定的淬火温度下,随回火温度的增加硬度急剧降低;在给定的回火温度下,随淬火温度的增加硬度略有增加。材料微观分析表明:这主要归因于回火温度升高造成的碳化物长大和α相的回复程度的加剧及淬火温度升高造成的碳及合金元素固溶量的增加。

P20模具钢表面合金化组织与性能

在P20模具钢表面进行激光合金化,利用金相显微镜、维氏硬度计等设备检测了合金化层的组织和性能。试验表明,激光合金化可在材料表面获得组织致密,晶粒细化,深度大,与基体结合牢固的强化层。合金化区的硬度范围为635～699HV0.2,热影响区硬度范围为441～474HV0.2。激光合金化试样的耐磨损性能比预硬化的P20钢提高了35%。采用激光合金化对模具表面进行强化,将大大提高模具的使用寿命。

P20钢塑料模具的断裂失效分析

P20钢塑料模具调质后发生断裂。采用直读光谱仪、金相显微镜、显微硬度计和扫描电镜等方法对模具淬火前的材料成分、非金属夹杂物、显微组织、显微硬度和断口形貌等项目进行了检验分析。结果表明,存在严重的枝晶偏析组织,使得淬火组织应力过大,以及在随后的切削应力作用下发生模具开裂。

P20塑料模具钢表面激光熔覆球磨Fe基SiC金属陶瓷涂层的研究

将SiC颗粒和Fe基合金粉末经球磨后作为熔覆材料,在P20塑料模具钢表面采用激光熔覆技术制备了Fe基SiC金属陶瓷涂层。利用光学显微镜、X-射线衍射仪与数字显微硬度计对涂层的显微组织与硬度进行研究。结果表明:SiC颗粒几乎完全溶解,并与Fe基合金交互作用后,在树枝状晶过饱和马氏体α-Fe的枝晶间析出M7C3(M=Fe,Cr与Ni)型碳化物与Fe2Si型硅化物,涂层的平均显微硬度达572 HV0.2;获得的Fe基SiC金属陶瓷涂层无气孔与裂纹、与P20塑料模具钢呈冶金结合,硬度约是P20塑料模具钢的1.5倍。

两相区热处理对P20钢组织与性能的影响

采用SEM、洛氏硬度等试验方法,研究了两相区淬火时间和温度对P20钢组织与性能的影响。结果表明,P20钢在785℃保温10 min,未能获得马氏体组织,当保温30 min,可以获得铁素体/马氏体双相组织,并且在铁素体上分布有碳化物颗粒,当保温50 min,淬火组织中碳化物颗粒明显减少;硬度随保温时间延长呈上升趋势,当保温时间由10 min延长至30 min时硬度迅速提高,继续延长保温时间至60 min,硬度略有增加。淬火保温时间为30 min,P20钢在785~800℃的两相区淬火,随淬火温度升高,淬火组织中铁素体减少马氏体增多,硬度有明显增加;当淬火温度提高到815~830℃,淬火组织主要为马氏体,硬度随温度升高略有增加。经两相区淬火处理得到的铁素体和马氏体双相钢具有连续屈服和快速应变硬化的力学特性。

P20钢的低周疲劳裂纹视觉测量方法和疲劳特性研究

利用QBS-100电液伺服疲劳试验机对带中心圆孔的P20钢低周疲劳特性进行了研究,并借助长焦显微镜和普通CCD镜头对试样表面裂纹的演化规律进行了在线观测。试验发现,P20钢的裂纹均萌生于与载荷加载方向垂直的孔边缘,萌生期较短;主裂纹的扩展以裂纹连接的方式向前跳跃传播,无次生裂纹产生。应力控制的低周疲劳条件下,疲劳寿命与应力幅存在良好的双对数关系。试验结果表明,视觉测量方法可很好实现对疲劳裂纹萌生、演化直至断裂全程在线观测。

P20模具钢的双层回火激光熔覆修复技术

传统的焊接方法修复失效模具,易造成较大的热输入,导致热影响区性能恶化,需要进行后续高温回火热处理。利用双层回火激光熔覆修复技术,通过充分利用后道熔覆层对前道熔覆层的回火作用,可免去后续回火热处理步骤。采用3.5kW半导体激光器对P20模具钢进行了双层回火熔覆,基于修正后的Higu-chi模型确定了最优层间能量密度组合,利用光学显微镜和显微硬度仪表征了修复部位热影响区的微观组织和硬度分布。结果表明,P20模具钢最优的双层回火激光熔覆层间能量密度组合为5&10kJ/cm2;采用该能量密度组合的双层回火激光熔覆修复工艺,可获得组织为均匀回火索氏体、平均硬度约400HV的修复热影响区,其修复效果优于需要进行后续回火热处理的传统单层模具修复工艺。

P20模具钢TD盐浴渗铬覆层摩擦磨损性能研究

为了改善P20模具钢的耐磨性,提高其使用寿命,研究不同覆层对其摩擦性能的影响。在200℃下,分别对具有电镀铬层、碳化铬层和未处理P20钢这3种不同试样进行摩擦磨损试验,测试其摩擦系数和磨损率。结果表明,TD渗铬工艺下的覆层其摩擦系数最小,磨损率最低。在200℃下,发现未处理的工件磨损方式主要是氧化磨损和磨粒磨损,伴随严重粘着磨损;电镀覆层磨损机制主要是氧化磨损和粘着磨损;碳化铬覆层磨损机制主要是氧化磨损和少量磨粒磨损。

P20塑料模具钢淬火及回火组织性能的研究

利用扫描电镜、金相显微镜、洛氏硬度计研究了P20塑料模具钢淬火及回火组织,并测定了硬度随淬火温度以及回火温度的变化。P20钢经830～920℃淬火得到板条马氏体,淬火后晶粒尺寸随淬火温度的升高有粗化的趋势但并不明显,直到890℃以后才明显粗化,因此,淬火温度应在830～890℃,以860℃为宜。P20钢硬度随回火温度升高而降低,碳化物析出增多并逐渐球化,马氏体板条边界逐渐变得模糊,有些板条合并变宽。P20钢经620℃×1h回火后其硬度为32.8～35.8HRC,能满足预硬化硬度要求,而且经830～890℃淬火+620℃×1h回火,硬度基本不随淬火温度变化,这将有利于工厂组织生产,因此最终选择预硬化工艺为860℃×30min淬火+620℃×1h回火。

特厚P20模具钢心部残余奥氏体的控制方法

通过分析特厚P20模具钢机械加工困难的原因,发现钢板心部存在较为严重的C、Mn、Cr等元素偏析,导致该部位形成大量的马氏体和残余奥氏体的混合组织,钢板心部硬度远大于其他部位,影响了钢板的加工和使用性能。为此,优化连铸、轧制及热处理工艺,减轻钢板的心部偏析,降低钢板心部残余奥氏体量,改善了P20钢板的使用和加工性能。

ASTM P20钢塑料模具开裂原因分析

通过扫描电镜断口检查及显微组织分析对ASTM P20钢塑料模具开裂的原因进行了研究。结果表明,该模具产品在热处理过程中,经过了二次重复淬火,在两次加热淬火之间没有进行中间退火,因而形成晶粒特别粗大的组织,致晶界强度以及马氏体位向板条的片间结合力急剧降低,在热应力的作用下,优先在应力集中较大的直壁拐角部位产生裂纹,并快速扩展至40 mm深的粗大裂纹,导致模具失效。

塑料模具钢P20的开发与研制

为开发研制塑料模具钢P20,主要对化学成份设计,P20钢冶炼、轧制、退火工艺和性能进行了研究分析。

冷却速度对大厚度P20塑料模具钢硬度的影响

采用JMatPro软件,研究了一定成分下P20塑料模具钢的淬火工艺,分析了不同冷却速度下P20模具钢的显微组织以及硬度情况。结果表明:增大冷却速度将会显著抑制铁素体、珠光体以及贝氏体的转变,增加马氏体的转变量。为保证大厚度P20模具钢心部硬度值,其冷却速度需大于1℃/s以满足其技术要求。

P20塑料模具钢

本文分析论证了P20高韧性塑料模具钢的成份设计的合理性,并对该钢的物理性能、工艺性能、机械性能及切削加工性能进行了研究。研究表明:P20塑料模具钢在预硬态下(HRC35～45)具有良好的切削加工性能和拋光性能,粗糙度可达R,0.1～0.2。强韧性高,耐磨性好,在高硬态下(HRC>50)具有较高的韧性及止裂能力,而且变形小。特别是采用“过程冶金精炼工艺”冶炼的P20钢,冶金质量良好,基本达到了国际同类产品的水平。