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不同淬火工艺对D2冷作模具钢组织与性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-08-08
D2钢是一种高碳高铬莱氏体型冷作模具钢，其特点是：含碳量高、合金元素多，钢中存在大量的碳化物，具有高硬度、高耐磨性、良好韧性及优良的抗变形性能。但脆性大，变形抗力大，锻造温度范围较窄，脱碳倾向大。为此，研究了淬火温度和冷却方式对D2钢组织和性能影响，获得D2钢最佳淬火工艺，对于D2钢的开发应用，具有重要意义。
D2钢是一种高碳高铬莱氏体型冷作模具钢，其特点是：含碳量高、合金元素多，钢中存在大量的碳化物，具有高硬度、高耐磨性、良好韧性及优良的抗变形性能。但脆性大，变形抗力大，锻造温度范围较窄，脱碳倾向大。为此，研究了淬火温度和冷却方式对D2钢组织和性能影响，获得D2钢最佳淬火工艺，对于D2钢的开发应用，具有重要意义。
经过调整的试验钢的化学成分如表1所示，显然试验钢中的Si、W和Cr与标准的D2（Cr12MoVCo）钢的化学成分有相当大的不同，其中Si的含量达到1.1%，而标准的D2钢只含常规的Si量，试验钢中还加入了一定量的W，同时还把Cr量降低。
表1 试验用新型D2钢的化学成分（质量分数，%）
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项目
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C
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Si
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Mn
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Cr
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Mo
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V
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Ni
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Co
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S
|
P
|
W
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设计含量
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1.3～1.4
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0.5～0.7
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0.4～0.5
|
11
～
13
|
1.0～1.2
|
0.8～1.0
|
0.3～0.5
|
0.4～0.5
|
≤0.02
|
≤0.03
|
-
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实际含量
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1.37
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1.1
|
0.37
|
10.98
|
0.8
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0.81
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0.36
|
0.32
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0.018
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0.021
|
0.33
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将棒材坯料采用线切割机加工成10mm×10mm×10mm若干小试样在实验室马弗炉进行淬火加热试验。为了保证试样的原始组织一致而不影响淬火的硬化特性，对所有用于淬火加热试验的试样都在860℃保温15min，水冷至400℃，马上在730℃保温60～90min，出炉空冷，进行预冷球化退火处理。将之前经过退火处理的试样分成9组，淬火温度分别采用960、980、1000、1020、1040、1060、1080、1100、1120℃。将实验室马弗炉升温到上述选定的淬火温度后保温10min以保证炉温恒定，为了使被加热的试样温度准确一致，将试样放入炉中热电偶附近区域，保温40min后取出，进行不同加热温度和不同冷却方式（水冷、油冷、雾冷、空冷）的淬火处理。结果表明：
（1）D2钢随着淬火温度的升高，不同冷却方式都会有硬度峰值。980℃淬火时，4种冷却方式都出现硬度峰值。油冷条件下，在1020℃淬火出现第二个硬度峰值。当采用雾冷和风冷时，其第二个峰值在1040℃左右淬火出现。
（2）在980～1040℃温度区间内，马氏体中饱和的碳和合金元素达到适中的程度，淬火冷却速度慢时，基体中的残留奥氏体量较少，试样硬度主要受马氏体中的碳和合金元素含量的影响。
（3）在980～1040℃温度区间内，淬火冷速越慢，碳和合金元素有足够的时间进行析出，淬火加热温度越高，溶解的碳和合金元素越多，冷却析出的细小碳化物越多，产生更高的析出强化。采用雾冷方式冷却，D2钢不出现淬火裂纹，适合应用于D2钢的淬火冷却工艺。
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