Fe-Cr-Mo-W-V系热作模具钢高温热稳定性机理研究

采用硬度和扫描组织评价方法分析了三种Fe-Cr-Mo-W-V热作模具钢(DM、H21和H13)在580~650℃下的热稳定性,研究结果表明DM钢较H21、H13钢具有高的热稳定性。同时,通过测定三种钢的连续加热曲线并结合透射电镜组织,研究了高温热稳保温过程中存在的重要碳化物的类型。为了揭示Fe-Cr-Mo-W-V钢的热稳定机理,计算了三种钢由M2C型碳化物形成阶段向MC型碳化物形成阶段转变的临界点激活能,其值为163.9~204.1kJ/mol,表明M2C、MC型碳化物的形成不仅受体扩散影响,而且与位错管道扩散激活能相关,DM钢具有最高临界激活能,其值高达204.1kJ/mol。进一步对比三种钢中的价电子结构差异,得出最高热稳定性的DM钢具有最佳价电子结构。     

新型热作模具钢28Cr2NiMoWVSi的性能和应用

本文介绍了新研制成功的28Cr2NiWVSi锤锻模具钢的各项性能以及生产应用情况。与5CrNiMo钢相比,在高温强度和高温韧性方面显示了突出的优势。     

热作模具钢热疲劳性能与铝液腐蚀性能研究

对４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１钢和３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢分别进行３ＳＮＣ－ＲＥ共渗加氧化、ＳＮＣ共渗加氧化和ＳＮＣ－ＲＥ共渗等表面处理，并对经处理的试样分别进行了热疲劳性能和铝液腐蚀性能试验研究。     

热作模具钢热磨损和摩擦系数的研究

用Ａ．Ｔｈｏｍａｓ的试验方法,在相同的工况条件下,对比了六种热作模具钢的热塑性摩擦系数,以及润滑对摩擦系数的影响。同时还研究了模具钢的高温强度、延伸率、抗氧化性能与摩擦系数的关系,用失重法研究了五种热作模具钢的热磨损损次数与磨损量的对应关系。用金相、扫描电镜等手段,分析了经热磨损试样的端面硬度变化,磨损表面形貌和次表层组织的变化。     

热作模具钢在高温热机械应力循环下的疲劳断裂行为

研究了热作模具钢在应力控制下的等温疲劳和同相热机械疲劳寿命，发现在相同的应力幅下，同相热机械疲劳寿命低于上限温度的等温疲劳寿命。通过研究疲劳过程中的循环应变响应和疲劳断口特征时发现，等温疲劳条件下，滞后环朝压缩方向发展，疲劳裂纹主要为穿晶萌生与扩展；在热机械疲劳条件下，滞后环朝拉伸方向发展，疲劳裂纹主要沿晶萌生与扩展。这是导致同相热机械疲劳寿命低于等温疲劳的主要原因。     

QRO90Supreme热作模具钢的合金碳化物对钢的热稳定性的影响

主要研究了ＱＲＯ９０Ｓｕｐｒｅｍｅ热作模具钢显生组织及其合金碳化物对钢的热稳定性的影响。结果表明：该和模具钢经淬，回火后，弥散分布在马氏体基体上的碳化物大多数是ＶＣ和（ＭｎＭｏ）２Ｃ，其余为少量的Ｍ３Ｃ合金渗本，因而其回生和热稳定性明显优于ＥＳＲＨ１３钢。     

新型热作模具钢SDH3-Mod的热稳机理研究

为了提高热作模具钢的热稳定性,在H13钢的基础上降V增Mn,设计了新型热作模具钢SDH3-Mod.通过热稳定性实验研究SDH3-Mod和H13在高温服役过程中的硬度变化趋势,结合Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程和透射电子显微镜探讨其高温时效动力学过程及微观组织演变.研究表明:SDH3-Mod在高温下的热稳定性优于H13.620℃热稳保温中,SDH3-Mod的基体回复被延迟,碳化物粗化被有效抑制,表现出比H13更加优异的回火抗力,这是由于SDH3-Mod的淬火温度高于H13,马氏体基体中固溶了更多的合金元素,提高了基体的分解温度,从而延迟了马氏体基体的回复;同时,Mn固溶于基体中,降低了高温下碳在铁素体基体中的扩散速率,较好地抑制了碳化物的析出和长大.     

硅在高硅马氏体型热作模具钢中作用机理研究

为了研究硅在马氏体型热作模具钢中的作用机理,冶炼了一种高硅马氏体型热作模具钢SDH3.借助TEM和3DAP微观分析设备研究了SDH3钢的显微组织特征以及合金元素的分布特点.实验结果表明:适当提高硅含量能有效增加和稳定H13钢中残余奥氏体;残余奥氏体可细化马氏体板条,提高SDH3钢的强韧性;硅在碳化物周围富集,降低了碳在铁素体中的扩散速率,阻碍碳化物的长大和粗化,有效地提高了SDH3钢的回火稳定性.另外,由于硅降低碳的析出阀值而提高了碳的扩散阀值,在回火时促进碳化物提前从α-Fe晶格间隙弥散析出而又不易聚集长大,也增加了钢的回火稳定性.     

马氏体时效强化高热导率热冲压模具钢SDK1钢的性能

研究了热冲压模具用SDK1钢的时效硬化规律、力学性能、热稳定性能和热导率。结果表明:经过固溶时效处理后,SDK1钢的硬度高于优质H13钢,冲击功与H13钢很接近。处于最佳热处理状态下的SDK1钢在620℃下保温20 h后,硬度比H13钢约高8HRC。透射电镜观察发现,SDK1钢的时效硬化主要依靠析出弥散的纳米级Cu和NiAl相,而在620℃下保温20 h后Cu和NiAl相的长大不明显,这是其具有较高的热稳定性能的原因。在100-700℃范围内SDK1钢的热导率显著比H13的高,这与SDK1钢的低Si、Cr合金成分配比有密切的关系。     

镍元素对新型压铸模具钢热稳定性的影响

对比研究了含镍1%(质量分数)和不含镍的新型压铸模具钢的热稳定性能及微观组织演变情况。两种材料采取相同的淬火工艺,再经多次回火达到相似的硬度,然后于600℃进行热稳定性实验,并采用SEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电子显微镜)对比分析了两种材料的淬火态及热稳过程中的微观组织的变化情况,探索了Ni元素的添加对材料热稳定性的影响。实验结果表明:Ni元素能够阻碍碳化物向基体中溶解,未溶的碳化物颗粒在晶界处能有效阻止原始奥氏体的长大,从而使材料允许的淬火加热温度提高。在相同的淬火条件下,Ni使得SDYZ1钢中的碳化物无法充分地固溶于基体,因而在回火过程中减弱了二次碳化物的析出强化效果,导致在热稳前期SDYZ1钢的硬度降低较快;Ni提高材料热稳定性能的优势可能需要在较高淬火温度下才能体现。     

3Cr2W8V钢热疲劳特性的研究

本文研究了3Cr2W8V 钢的热疲劳特性。试验结果表明,热疲劳裂纹优先萌生于热应力最大和弱化最严重的局部地区。在一定尺寸范围内,裂纹的亚稳扩展速率近似是常数。裂纹扩展方式除条带模型外,还有不连续突进。长期冷热循环引起钢软化,软化机理是累积回火,热应力对循环软化有加速作用。热疲劳抗力随热处理温度改变呈非单调变化,分别有一个最佳淬火温度和最佳回火温度。随着循环上限温度的升高,热疲劳抗力显著下降,最佳回火温度向高温方向移动,最佳淬火温度基本不变。热疲劳抗力主要取决于材料的高温屈服强度,在强度、塑性及循环热稳定性取得适当配合时最大。     

4Cr5MoSiV1，8407钢的热疲劳性能

采用自约束热疲劳试验方法,对比研究了相同热处理条件的4Cr5MoSiV1,8407钢的热疲劳特性,观察分析了疲劳裂纹形貌和深度,采用热疲劳损伤因子定量研究了二种钢的热疲劳过程。结果表明：两种钢的热疲劳裂纹萌生发生在100－200次之间。8407钢热疲劳裂纹的萌生较4Cr5MoSiV1钢均匀,细小;在1600次冷热循环前,二者的热疲劳损伤程度无明显差别,在1600次热循环后,前者的热疲劳损伤程度低于后者;在较低的回火温度条件下,8407钢的热疲劳抗力稍优于4Cr5MoSiV1;而在高温回火时,8407钢的热疲劳抗力属于4Cr5MoSiV1钢。分析了这二种钢的热疲劳机制,指出决定材料热疲劳裂纹抗力的是钢的热稳定性和钢的强度或硬度。     

奥氏体不锈钢铸造管坯的热挤压试验研究

介绍了一种新的奥氏体不锈钢无缝管材制备工艺,即对空心铸坯直接热挤压制备荒管。通过对铸坯热挤压荒管的组织与性能的实验研究,表明新工艺可获得组织和性能均与传统工艺水平相当的不锈钢荒管,但工艺流程缩短,生产成本降低。     

超高强韧性热模钢3Cr3Mo3VNb性能及其生产应用

将3Cr3Mo3VNb钢与H13、3Cr2W8V等热模钢的高温力学性能进行了比较,列举了它们在生产中的应用实例.结果表明,3Cr3Mo3VNb钢性能优于其它钢种;也论述了超高强韧性热模钢模块生产制作过程的质量保障措施.     

H13钢热挤压模开裂分析

通过宏观检验、化学成分分析、硬度测试和金相检验等方法对H13钢热挤压模开裂的原因进行了分析。结果表明:原材料中非金属夹杂物超标及大块共晶碳化物的存在是模具早期失效的主要因素,同时,少量微裂纹的存在也加速了模具的早期开裂。     

4.5Ni钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为研究

采用悬臂弯曲加载方式，以总应变范围作为受检和控制参数，分析了高强度４．５Ｎｉ钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为，给出了裂纹扩展速率ｄ（２ａ）／ｄＮ与总应变范围ΔεＴ的关系式及关系曲线。同时对弯曲加载条件下低周疲劳损伤断口微观形貌进行了观察分析。指出４．５Ｎｉ钢的低周疲劳裂纹扩展方式主要是穿晶，疲劳辉纹为晶体学延性辉纹，疲劳裂纹扩展属于塑性钝化模型机制。