H13模具鋼和3Cr2W8V鋼是我國使用最廣泛的兩種熱鍛模具鋼。h13鋼具有良好的綜合力學性能和冷熱疲勞性能,能滿足一般模鍛條件的要求。 但H13鋼是一種耐熱模具鋼,其工作溫度不得超過600℃,淬透性差,不利于大斷面模具的制造,因此其應用有限。 3CrW8V鋼是我國較早廣泛使用的高強度熱鍛模具鋼。其熱穩(wěn)定性好,使用溫度可達650℃,但由于冷熱疲勞性能和導熱性差,容易因冷熱疲勞而開裂甚至斷裂。 中合金DM鋼是科研團隊自主開發(fā)的一種新型熱鍛模具鋼。 通過測量三種熱鍛模具的鋼熱穩(wěn)定性曲線,觀察顯微組織,研究人員對三種鋼熱穩(wěn)定性的優(yōu)缺點和顯微組織在熱穩(wěn)定性過程中的變化進行了比較和分析。
三種試驗鋼均采用電渣重熔,其化學成分見表1。如表2所示。淬火、加熱和冷卻WZC-60真空淬火爐,當S2-5-12箱爐在試驗溫度下穩(wěn)定時回火。
熱穩(wěn)定性試驗樣品尺寸為10 mm× 10 mm× 15 mm,樣品分別在S2-5-12箱5-12箱℃、620℃和650℃保溫24小時。然后根據(jù)GB/T230.用69-1型洛氏硬度計在不同溫度下測試三種試驗鋼的洛氏硬度值。 采用Zeiss Super-40發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察不同保溫溫度下樣品的微結構JEM-2010F高分辨率投影電子顯微鏡觀察不同保溫溫度下的樣品,校準碳化物類型。
結果表明:
(1)在580、620和650℃在24小時熱穩(wěn)定性試驗中,DM鋼的硬度總是高于3Cr2W8V和H13鋼。隨著保溫溫度的升高,早期硬度迅速下降,后期趨于穩(wěn)定。
(2)在650℃在熱穩(wěn)定性過程中,3Cr2W8V鋼中的鎢元素溶解在基體中,導致固溶強化。然而,在DM在鋼的熱穩(wěn)定過程中,亞穩(wěn)態(tài)θ高溫分析M2C碳化物,硬化現(xiàn)象。同時,由于基體中錳含量高的固溶體,阻礙了馬氏體基體的恢復。兩者相輔相成,保證了其優(yōu)越的熱穩(wěn)定性。