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高热强型热作模具钢4Cr2Mo2W2V、H13、3Cr2W8V电渣重熔 高热强型热作模具钢4Cr2Mo2W2V、H13、3Cr2W8V电渣重熔 高热强型热作模具钢4Cr2Mo2W2V、H13、3Cr2W8V电渣重熔

高热强型热作模具钢4Cr2Mo2W2V、H13、3Cr2W8V电渣重熔

随着制造工艺技术的迅速发展,越来越多的零件采用热挤压、热锻等热加工工艺进行成型。相关模具不但要与高温金属相接触,同时还需要在高温下承受挤压,冲击等载荷的作用,这就要求热作模具材料在高温下具有良好的抗压性能。

3Cr2W8V钢是我国传统的高热强型热作模具钢,因有较高的红硬性和热稳定性而广泛应用于黑色金属和有色金属的挤压模具。此外,铬系热作模具钢H13也有广泛应用,其具有良好的综合力学性能。4Cr2Mo2W2V热作模具钢是新一代的热作模具钢,其合金配比是在H13钢的基础上降低了铬、硅元素的含量,加入了强碳化物形成元素钨;相较于3Cr2W8V钢,降低了钨含量,提高了钼、钒元素的含量;其锰含量明显高于另外两种钢的。目前有关其性能,特别是高温性能的报道并不多见,为此,研究人员通过高温压缩试验,研究了该钢的高温抗压性能,并与H13钢和3Cr2W8V钢进行了对比,探讨了材料组织对其高温抗压性能的影响。

试验用钢H13、3Cr2W8V、4Cr2Mo2W2V均采用电渣重熔冶炼,化学成分如表1所示。取其860℃退火钢锭,用线切割机加工出φ7mm×10.5mm试样备用。


    将H13、3Cr2W8V、4Cr2Mo2W2V钢在真空淬火炉和SX2型箱式电阻炉中分别进行真空淬火和回火处理,工艺参数:1020℃淬火+580℃×2h回火(2次)、1050℃淬火+560℃×2h回火(2次)、1050℃淬火+600℃×2h回火(2次),热处理后获得相同硬度(约50HRC)的试样。

采用Gleeble-3500型热模拟试验机进行高温抗压试验,以获得应力-应变曲线。试验温度为620,650,700℃,以5℃/s的速率加热,压缩速度为1mm/s。采用EG-UHT型内耗仪,在自由衰减模式下对试样进行弹性模量测试,测试温度范围为室温~700℃。利用JEM-200CX型高分辨透射电镜(HRTEM)对淬回火的4Cr2Mo2W2V钢组织进行分析,观察碳化物析出形态、大小及分布等;对碳化物进行能谱分析以及衍射花样标定。

结果表明:在较高温度下(700℃),4Cr2Mo2W2V钢的弹性模量和高温抗压性能都高于3Cr2W8V钢和H13钢的;淬回火后,该钢的马氏体板条细小,组织中只存在较多细小的MC型碳化物,锰和铬元素大部分都溶入了基体中,提高了固溶强化作用,有效增强了高温抗压性能。

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