高温扩散退火对3Cr2NiMnMo钢大型模块组织和硬度均匀性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、硬度计和能谱仪等对国产3Cr2NiMnMo钢大型模块的显微组织、硬度及元素分布进行了研究,对增加高温扩散退火前后的模块进行了对比。结果表明:未增加高温扩散退火前,该大型模块中存在粗大针状异常组织,主要为中高碳下贝氏体和粒状贝氏体,其显微硬度明显高于正常基体组织,还存在着铬、碳、钼等元素的偏析;增加了高温扩散处理后,改善了元素的偏析,消除了异常组织,使模块的组织及硬度均匀性得到显著提高,达到国外产品水平。

H13钢带状偏析演化规律研究

针对H13钢中普遍存在的带状偏析现象,利用金相显微镜及SEM研究了H13钢不同状态带状偏析的演化规律。研究结果表明,H13钢退火态的带状偏析由枝晶偏析的热变形引起,表现为碳化物的球化程度、颗粒大小及分布的不均匀;退火组织的不均匀性直接影响H13淬火、回火态的组织均匀性,且退火组织中金属元素分布的不均匀及偏析带中存在的一次液析共晶碳化物一直保留到钢的回火状态,影响了H13钢的等向性;良好的退火组织是制造高品质H13热作模具钢的关键因素。

锻造比对H13钢组织和力学性能的影响

利用金相显微镜及SEM研究了在单向热锻拔长的工艺下,锻造比的不同对H13电炉钢组织和力学性能的影响。结果表明:同一锻造比下H13电炉钢的横向冲击功明显小于纵向,且无论在钢锭的横向、纵向边部到心部的冲击功越来越差;不同的锻造比对横向冲击功影响不大,而随着锻造比的增大纵向冲击功增大。研究表明,单向热锻拔长不能有效地提高钢材横向止裂性能;电炉H13热作模具钢的锻造比控制在4～6的范围内较为合适。

H13热作模具钢表面点蚀分析

在H13热作模具的加工过程中发现表面产生点状缺陷,对点状缺陷进行了测试分析,利用FeCl3溶液浸渍的方法加速H13钢表面的腐蚀速度,以观察H13钢的表面在Cl-的作用下的腐蚀起源。结果表明:H13钢表面的点状缺陷是点蚀,点蚀坑中的腐蚀产物含有O、Cl等成分;第二相质点(如Mo6C碳化物)、Al2O3夹杂物及共晶碳化物等与基体的界面都可能成为点蚀的起源;该点蚀坑的形成可能与模具存放过程中的局部环境等因素有关。

H13芯棒失效过程中的组织及力学性能变化

对失效后的H13芯棒进行SEM、金相及力学性能分析,并与未经使用的相同热处理工艺的H13芯棒进行对比。结果表明:主要有2种裂纹(热疲劳裂纹及机械磨损裂纹)导致芯棒失效,并且有基体氧化伴随着裂纹的产生;失效芯棒边部碳化物粗化,马氏体回复,硬度降低,且越靠近表面,硬度降低越明显;强度降低是芯棒1表面过早出现热裂纹的主要原因,而韧性不足是机械磨损裂纹深度较大的重要原因。