热作模具钢的工作条件相当复杂,对模具材料的性能要求也很严格,模具材料应具备良好的强韧性、热稳定性、耐磨性以及热疲劳性能。对于热作模具钢材料,常用钢种以马氏体为基体,而马氏体在高温下要分解,不能满足使用温度超过700℃的要求。而奥氏体型热作模具钢避免了这一问题,这类钢通常通过固溶处理使合金元素溶入奥氏体基体,为时效硬化处理做组织准备,同时也有改善切削性能的作用。时效处理可以使合金元素Cr、Mo、V等以碳化物形式析出,通过第二相弥散析出提高强度。因此与马氏体型热作模具钢相比,这类热作模具钢具有更高的热稳定性和高温强度。

为达到上述目的,本研究的构思是:首先通过适当的锰碳比,当锰与碳的质量比大于10时,可避免冷却时产生珠光体转变,全部得到奥氏体,以保证奥氏体锰钢的韧性,使得模具钢在常温下也能得到稳定的奥氏体基体;另一方面通过在一定范围内对合金元素含量和热处理温度进行调整,采用了均匀设计方法设计出试验钢及相关热处理工艺组合;再对试验结果进行回归分析,探索成分、工艺参数对钢的性能的影响规律,以期得到强韧性兼备的奥氏体型热作模具钢。

结论

(1)通过对合金元素含量和工艺的设计,可以使奥氏体型热作模具钢的强韧性达到热作模具钢的使用要求,而奥氏体型热作模具钢的热稳定性明显优于马氏体型热作模具钢,可以在700℃以上工作。

(2固溶温度不宜取1200℃。

(3)在设计的成分和工艺范围内,增加C、Mo含量有利于提高钢的硬度;增加Si、Mn、V含量,降低Cr、Mo含量,降低固溶温度,提高时效温度有利于提高钢的冲击韧性;提高C、Cr的含量,降低Mo的含量可以增强钢的热稳定性;其它因素由于元素与元素、元素与工艺之间存在交互作用,对硬度、冲击韧性、热稳定性的影响不确定,因此,尚需要通过综合各个性能来优化出更好的钢种。