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复合冷作模具钢基体材料热处理研究

郭立波  
【摘要】: 近年发展起来的复合冷作模具钢很好地解决了高合金钢(高Cr钢及高速钢)因碳化物偏析而造成的模具崩刃、断裂等早期失效问题,提高了模具的使用寿命。 复合模具钢的刃口材料为目前大量使用的无碳化物偏析高合金冷作模具钢钢板,即高Cr钢及高速钢钢板。 对复合模具钢的基体材料的要求是:1)与面板一起热处理后具有能够支撑面板所需的强度和硬度;2)有足够的淬透性;3)价格低廉。 在现有的钢中,合金结构钢具有良好的强度和韧性,高的淬透性和低廉的价格,本论文的目的就是研究合结钢能否作为复合模具钢的基材。 本文以工业中常用的合金结构钢42CrMo、5CrMnMo、60Si2Mn、50CrMnV为研究对象,采用拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、淬透性试验、扫描电镜(SEM)断口形貌观察、金相分析,透射电子显微镜(TEM)分析等方法对这四种钢经过高温淬火及回火后的力学性能与组织进行了研究,结果得出: 高温淬火对合结钢力学性能的影响不大,随淬火温度的升高,几种合结钢的抗拉强度略有降低,但均高于1000MPa。低温回火后的硬度较高,在50HRC以上,高温回火后硬度均在40HRC左右,能满足复合模具钢对基材的强度和硬度的要求。高温淬火后的塑性和韧性远高于刃口材料,并且经高温回火后的断面收缩率都在20%以上,塑性、韧性能满足复合模具钢对基材的要求。 提高淬火温度后,合结钢由于晶粒长大使组织逐渐粗化,组织粗大使力学性能变坏,但由于板条状马氏体数量的增多,亚结构变化为以高密度位错为主,因此高温淬火后合结钢的强韧性并未受到多大影响。


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