目前,国内外学者对微合金化工具钢热稳定性和回火稳定性相关进行了很多研究。王德山[6]认为工具钢合金化目的是改变碳化物类型、提高淬透性、提高回火稳定性等,热处理 工艺设计尽可能地降低淬火应力、减小变形开裂倾向和稳定组织,尺寸大的工件则整个热 处理过程着重点就是降低变形开裂而采取一系列措施!在工艺措施上,对于一般工件经常采 用预热、预冷,淬火常用等温、分级、双液淬火等方法,并且需要及时回火。对于工具钢 的合金化和热处理工艺设计,要着眼于耐磨性与韧性的性能指标来优化。81307
李平安、高军[6]选择 8 种不同类型的热作模具钢进行了钢的热稳定性研究,试验结果指 出,钢在热稳定性试验中加热保温时间 t 与其硬度的降低△HRC 有△HRC)²—t 关系。同时, 通过合金热力学推证显示出,钢在加热保温过程中先期热处理回火时析出的弥散球状合金 化合物的一维尺寸 r 与保温时间亦有 r²~t 关系。从而指出,热作模具钢的热稳定性能力受 加热保温过程中钢中弥散合金化合物的尺寸长大过程所制约。
在研究热作模具钢的高温性能时,许多学者利用热稳定性试验来表征材料保持组织稳 定的能力和在高温下工作时硬度、强度等力学性能的变化[7-8]。王琦[9]等人认为改善钢的成 分组成,降低 Si 的含量降低并使 Mo 的含量增加,可以提高钢的塑性和韧性。
李雪峰[10]等人认为按最新相变理论,珠光体(索氏体、托氏体)是共析铁素体和共析 渗碳体(或合金化合物)的有机结合的整合组织,而非机械混合物,是同生同步、共析共 生过程的产物。通过对传统理论和新近研究成果的分析得出,淬火钢高温回火组织属于回 火马氏体范畴,称做回火马氏体而不是回火索氏体(珠光体范畴)可能更为合适,为区别 于低温回火组织,可称其为“高温回火马氏体”。论文网
刘宗昌[11]等人研究处 H13 钢在 300℃~630℃温度范围内回火,组织形貌由回火马氏体 逐渐向回火托式体转变,在 520℃左右硬度达到峰值。但在二次硬化峰出现时没有吸出合金 碳化物相。
H。Vetters[12]等人研究表明奥氏体的稳定性取决于碳从马氏体向残留奥氏体中的扩散。经 贝氏体马氏体处理试样中的残留奥氏体的稳定性更高。短时复合热处理可形成大量亚微观 弥散分布的具有高稳定性的富碳残留奥氏体,从而提高疲劳极限。
朱春燕[13]等人认为有研究表明,Mn作为合金化元素,也是弱碳化物形成元素,能稳定残留奥氏体,降低MS点以扩大奥氏体相区,并能增加钢的淬透性,提高钢的韧性。Mn元素能够溶入碳化物,在高温下阻碍碳化物的粗化,且随着温度的升高,保温时间的延长,其阻碍能力越强,则热稳定性能越好。W元素在其含量较少时,多溶于渗碳体中形成合金渗碳体,当其含量较高时,则可能形成新的碳化物,缩小奥氏体相区。W在模具钢中的主要用途是增加回火稳定性、热硬性、热强性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性。W还可以降低钢的过热敏感性、增加淬透性和提高硬度。
朱姣[14]等人认为合金碳化物是影响热作模具钢热稳定性的重要因素4Cr5SiWMoVNb钢是在热作模具钢H13成分基础上通过降低Mo及V含量、提高W含量并添加Nb所开发出来的新钢种,钢中形成的WC、NbC等碳化物可以提高该钢的高温强度。Cr也是热作模具钢中最重要的合金元素,Cr形成碳化物,可提高钢的淬透性。对于热作模具钢而言,如果需要更高的高温强度及回火稳定性,适当降低Cr含量是一个很好的尝试。
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