复合变质对新型Cr8冷作模具钢组织和性能的影响

发布时间：2020-08-13 19:21

【摘要】： Cr8系冷作模具钢属于高碳中铬过共析钢,该类钢含有较多的C(0.8～1.2%)和大量的Cr、Mo、V等合金元素。由于其具有较高的硬度和良好的耐磨性而应用广泛,但此类钢在凝固过程中,枝晶粗大,合金元素偏析严重,形成大量沿晶界分布的网状共晶碳化物,严重降低了钢的强度和韧性。而且,有害元素P的大量存在,增加了模具钢的冷脆性。因此,降低钢中P元素含量,细化晶粒,破碎网状碳化物,改变碳化物形态是提高该类冷作模具钢性能的有效途径。该课题在实验室条件下,采用自制脱磷剂降低钢中磷含量,合理调整模具钢化学成分,以Cr8钢为基础,合理的W、Mo配比以保证足够的二次硬度,加1%Si增强钢的强韧性；高V并加Nb以形成较多的高硬度MC型碳化物,提高耐磨性并细化晶粒以提高韧性；并采用RE、K/Na变质剂对其进行复合变质处理,运用高倍视频显微镜HSVM、SEM、XRD、DSC等手段并结合性能测试分析了合金化及复合变质处理对冷作模具钢组织和性能的影响。实验结果表明：冷作模具钢经过合金化及复合变质处理后,晶粒得到细化,初生奥氏体呈等轴晶形式存在：且碳化物形态发生变化,大量呈网状存在的M7C3型碳化物减少,出现了点块状的(NbV)C、NbC等新的MC型碳化物且分布均匀。研究了退火、淬火及回火对Cr8冷作模具钢组织和性能的影响。高温热处理可有效实现碳化物向奥氏体中的溶解,获得具有良好韧性的板条状马氏体组织。在油冷条件下,冷作模具钢在低于1050℃淬火时,硬度随淬火温度的升高而增大；超过1050℃时,由于品粒急剧长大,残留奥氏体含量增加,硬度下降。淬火冷作模具钢经480～550℃回火后,组织为回火马氏体+剩余碳化物,硬度有所下降。力学性能测试结果表明：Cr8冷作模具钢经过Nb合金化及K／Na-RE复合变质之后,硬度可达到62-64HRC,冲击韧性达到44J／cm2,耐磨性能也得到显著提高。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG142.1
【图文】：

金相,钢铸,金相,奥氏体

山东大学硕士学位论文碳化妮在奥氏体中的溶解度如图4一2所示，即使在高温「也很小。这说明，妮几乎不产生三次强化，因为妮在奥氏体中儿乎不溶解。这也说明即使形成少量的碳化妮，也可以减‘漫或者防止奥氏体况，粒长大。碳化妮作用一1卜常有效，因为即使在高温一F它也不长大。这些稳定的碳化妮颗粒，能有效地控制着奥氏体品粒的尺一寸;细小颗粒的体积分数越高，奥氏体:}砚，粒的尺寸越细。 4.2.2Nb对铸造冷作模具钢组织的影响冷作模具钢的铸态组织基本上山两部分组成:一是华体组织

冷作模具钢,热处理组织

Fig.4一 5Asheat一 treatedmicrostructureoftestcoldworkingdieSteel (a)O%Nb;(b)0.3%Nb;(e)0.6%Nb;(d)0.9%Nb由图4一3和4一5的金相组织可以看出，回火后的碳化物断网现象明显，但碳化物在基体中的分布不均匀，容易引起基体割裂以及在使用中成为裂纹源而产生裂纹，因此，需要通过复合变质处理来解决该问题。4.3复合变质对铸造冷作模具钢组织的影响4.3.IK了Na合金变质对铸造冷作模具钢组织及碳化物的影响钾、钠金属均为非常活泼的元素，其熔点、沸点均很低，性质相近。K了Na对冷作模具钢组织的细化可分为两个方面，一方面，K/Na为表面活性元素，容易聚集在结晶前沿，阻止晶粒长大，使铸态晶粒细化;另一方面

冷作模具钢,铸态,Na变质

初晶奥氏体的细化导致共晶反应时残留钢液相互被隔开的趋势增强，进而导致共晶组织的细化。图4一6为K了Na变质试样的铸态组织。从图(a)可以石一出，未经过变质处理的原始试样，组织粗大;而经玲Na变质处理的试样(b)、(c)、(d)，山于变质剂起到了外来品核的作用，形核率大大增加，初始奥氏体山粗大树枝况l逐步转变为细小的等轴晶粒，枝晶明显减少。K/Na可提高碳的活度，促进碳从纂体中析出，提高碳化物中碳含量，降低基体碳含量，提高钢的韧性。因为试验钢中富含V、Nb等强碳化物形成元素

【引证文献】