保护气氛电渣重熔H13模具钢组织和性能研究

发布时间：2019-08-20 12:00

【摘要】：邢台钢铁有限责任公司利用具有保护气氛的抽锭式电渣炉生产Ф600 mm的H13钢锭,并锻造成不同规格的模块。研究了熔速对铸态组织的影响以及锻造工艺对H13钢显微组织和冲击性能的影响。结果表明:在400~550 kg·h-1熔速范围内,钢锭铸态组织中都存在不同程度的枝晶间显微偏析,并有液析碳化物析出。熔速为500 kg·h-1时,铸态组织显微偏析较轻,液析碳化物尺寸较小,且数量较少。在500 kg·h-1熔速下生产的钢锭经不同的锻造工艺变形后发现,只进行单向拔长变形的组织中存在明显的带状偏析,枝晶未被打碎,仍保留了铸态的针状铁素体组织;一镦一拔变形后的组织,铁素体位向逐渐趋于等轴状,碳化物均匀分布程度有提高,但晶界上仍有呈链状析出的碳化物,带状组织未完全消除;三镦三拔多方向反复变形后,枝晶被充分打碎,带状偏析消除,锻后退火组织中的粒状珠光体和碳化物细小均匀,横向冲击韧性明显提高,达到15.5 J·cm-2。
【图文】：

示意图,冲击试验,取样位置,试样

20～1.300.90～1.00≤0.15≤0.035试验钢锭经860℃球化退火后，靠近电渣锭冒口部位取横向和纵向低倍试样，观察纵向凝固夹角和横截面不同位置的铸态显微组织。1.2锻造工艺将在最优熔速下生产的钢锭先缓慢加热到750℃，，再快速加热到1130℃的锻造温度，始锻温度为1080～1130℃，终锻温度≥900℃，锻后缓冷并及时退火。锻造采用3种工艺:(1)单向拔长变形;(2)一镦一拔变形;(3)三镦三拔变形。锻造退火后仍然在相当于钢锭冒口部位取样，观察心部的退火显微组织。在横截面中心位置取5个10mm×10mm×55mm夏比V形冲击试样，见图1。经1030℃保温30min后油淬，600℃×2h至少两次回火后，测定硬度，硬度达到44～46HＲC后，进图1冲击试验试样取样位置示意图Fig.1Samplingpositionofimpacttesting行冲击试验，并观察断口SEM形貌。2试验结果分析2.1熔速对熔池深度和凝固夹角的影响为了使钢锭表面光洁，抽锭式电渣炉对炉渣的流动性和高温塑性有一定要求，当熔速＜500kg·h－1时，由于熔池热量偏低，炉渣的流动性变差，使钢锭表面粘有一薄层渣壳;熔速≥500kg·h－1时，炉渣的流动性良好，钢锭表面基本无渣壳。图2为凝固夹角与熔速的关系。可以看出，凝固夹角随熔速的增加而逐渐变大，主要是由于增加熔速就必须增加输入能量，这会使自耗电极顶端形成过热的熔滴，从而增加金属熔池深度，金属熔池越深，凝固夹角越大。图2凝固夹角与熔速的关系(Ф600mm，H13)Fig.2Ｒelationshipbetweenmeltrateandsolidificationangle(Ф600mm，H13)2.2熔速对钢锭铸态组织的影响电渣重熔速度影响着金属熔池的深度和形状，从而影响着重熔钢锭的铸态组织。图3为H13不同熔速、不同位置的显微组织。对于同一熔速而言，结晶组织由边部至心部逐渐变粗

熔速,夹角

5mm夏比V形冲击试样，见图1。经1030℃保温30min后油淬，600℃×2h至少两次回火后，测定硬度，硬度达到44～46HＲC后，进图1冲击试验试样取样位置示意图Fig.1Samplingpositionofimpacttesting行冲击试验，并观察断口SEM形貌。2试验结果分析2.1熔速对熔池深度和凝固夹角的影响为了使钢锭表面光洁，抽锭式电渣炉对炉渣的流动性和高温塑性有一定要求，当熔速＜500kg·h－1时，由于熔池热量偏低，炉渣的流动性变差，使钢锭表面粘有一薄层渣壳;熔速≥500kg·h－1时，炉渣的流动性良好，钢锭表面基本无渣壳。图2为凝固夹角与熔速的关系。可以看出，凝固夹角随熔速的增加而逐渐变大，主要是由于增加熔速就必须增加输入能量，这会使自耗电极顶端形成过热的熔滴，从而增加金属熔池深度，金属熔池越深，凝固夹角越大。图2凝固夹角与熔速的关系(Ф600mm，H13)Fig.2Ｒelationshipbetweenmeltrateandsolidificationangle(Ф600mm，H13)2.2熔速对钢锭铸态组织的影响电渣重熔速度影响着金属熔池的深度和形状，从而影响着重熔钢锭的铸态组织。图3为H13不同熔速、不同位置的显微组织。对于同一熔速而言，结晶组织由边部至心部逐渐变粗，枝晶间距逐渐增大，显微偏析变得严重。不同熔速下的铸态组织，72锻压技术第40卷
【作者单位】：北京科技大学材料学院;邢台钢铁有限责任公司重熔钢研究所;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51174020)
【分类号】：TF142;TG142.1

【参考文献】