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不同淬火工藝對(duì)D2冷作模具鋼組織與性能的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.bt990.com.cn
更新時(shí)間：2015-08-08
D2鋼是一種高碳高鉻萊氏體型冷作模具鋼，其特點(diǎn)是：含碳量高、合金元素多，鋼中存在大量的碳化物，具有高硬度、高耐磨性、良好韌性及優(yōu)良的抗變形性能。但脆性大，變形抗力大，鍛造溫度范圍較窄，脫碳傾向大。為此，研究了淬火溫度和冷卻方式對(duì)D2鋼組織和性能影響，獲得D2鋼最佳淬火工藝，對(duì)于D2鋼的開發(fā)應(yīng)用，具有重要意義。
D2鋼是一種高碳高鉻萊氏體型冷作模具鋼，其特點(diǎn)是：含碳量高、合金元素多，鋼中存在大量的碳化物，具有高硬度、高耐磨性、良好韌性及優(yōu)良的抗變形性能。但脆性大，變形抗力大，鍛造溫度范圍較窄，脫碳傾向大。為此，研究了淬火溫度和冷卻方式對(duì)D2鋼組織和性能影響，獲得D2鋼最佳淬火工藝，對(duì)于D2鋼的開發(fā)應(yīng)用，具有重要意義。
經(jīng)過調(diào)整的試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分如表1所示，顯然試驗(yàn)鋼中的Si、W和Cr與標(biāo)準(zhǔn)的D2（Cr12MoVCo）鋼的化學(xué)成分有相當(dāng)大的不同，其中Si的含量達(dá)到1.1%，而標(biāo)準(zhǔn)的D2鋼只含常規(guī)的Si量，試驗(yàn)鋼中還加入了一定量的W，同時(shí)還把Cr量降低。
表1??試驗(yàn)用新型D2鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）
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項(xiàng)目
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C
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Si
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Mn
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Cr
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Mo
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V
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Ni
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Co
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S
|
P
|
W
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設(shè)計(jì)含量
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1.3～1.4
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0.5～0.7
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0.4～0.5
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11
～
13
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1.0～1.2
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0.8～1.0
|
0.3～0.5
|
0.4～0.5
|
≤0.02
|
≤0.03
|
-
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實(shí)際含量
|
1.37
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1.1
|
0.37
|
10.98
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0.8
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0.81
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0.36
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0.32
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0.018
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0.021
|
0.33
|
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將棒材坯料采用線切割機(jī)加工成10mm×10mm×10mm若干小試樣在實(shí)驗(yàn)室馬弗爐進(jìn)行淬火加熱試驗(yàn)。為了保證試樣的原始組織一致而不影響淬火的硬化特性，對(duì)所有用于淬火加熱試驗(yàn)的試樣都在860℃保溫15min，水冷至400℃，馬上在730℃保溫60～90min，出爐空冷，進(jìn)行預(yù)冷球化退火處理。將之前經(jīng)過退火處理的試樣分成9組，淬火溫度分別采用960、980、1000、1020、1040、1060、1080、1100、1120℃。將實(shí)驗(yàn)室馬弗爐升溫到上述選定的淬火溫度后保溫10min以保證爐溫恒定，為了使被加熱的試樣溫度準(zhǔn)確一致，將試樣放入爐中熱電偶附近區(qū)域，保溫40min后取出，進(jìn)行不同加熱溫度和不同冷卻方式（水冷、油冷、霧冷、空冷）的淬火處理。結(jié)果表明：
（1）D2鋼隨著淬火溫度的升高，不同冷卻方式都會(huì)有硬度峰值。980℃淬火時(shí)，4種冷卻方式都出現(xiàn)硬度峰值。油冷條件下，在1020℃淬火出現(xiàn)第二個(gè)硬度峰值。當(dāng)采用霧冷和風(fēng)冷時(shí)，其第二個(gè)峰值在1040℃左右淬火出現(xiàn)。
（2）在980～1040℃溫度區(qū)間內(nèi)，馬氏體中飽和的碳和合金元素達(dá)到適中的程度，淬火冷卻速度慢時(shí)，基體中的殘留奧氏體量較少，試樣硬度主要受馬氏體中的碳和合金元素含量的影響。
????（3）在980～1040℃溫度區(qū)間內(nèi)，淬火冷速越慢，碳和合金元素有足夠的時(shí)間進(jìn)行析出，淬火加熱溫度越高，溶解的碳和合金元素越多，冷卻析出的細(xì)小碳化物越多，產(chǎn)生更高的析出強(qiáng)化。采用霧冷方式冷卻，D2鋼不出現(xiàn)淬火裂紋，適合應(yīng)用于D2鋼的淬火冷卻工藝。
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