新型熱沖壓模具鋼4Cr4Mo2NiMnSiV的組織與性能研究.pdf

1、隨著國(guó)內(nèi)外熱作模具的發(fā)展，模具工作溫度和壓力的不斷提高，對(duì)熱作模具鋼的性能提出了更高要求，特別是高溫條件下的熱穩(wěn)定性和拉伸性能。熱作模具鋼4Cr4Mo2NiMnSiV是根據(jù)材料的使用工況，基于合金化原理，開發(fā)設(shè)計(jì)的一種新型熱作模具鋼，同時(shí)結(jié)合Thermo-calc軟件和Jmatpro軟件計(jì)算模擬的平衡相圖及CCT曲線，預(yù)測(cè)材料非平衡態(tài)下的組織及性能。
　　對(duì)4Cr4Mo2NiMnSiV鋼的臨界相變點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)研究其鑄態(tài)組織及硬

2、度，結(jié)果表明：
　?、偕郎厮俾蕿?0℃/min時(shí)，材料臨界相變點(diǎn)Ac1=809℃，Ac3=884℃；升溫速率為20℃/min時(shí)，材料臨界相變點(diǎn)Ac1=825℃，Ac3=904℃。
　?、阼T態(tài)材料的硬度為53.8HRC，組織主要為馬氏體，含有少量析出碳化物；鑄態(tài)組織存在嚴(yán)重的成分偏析，能譜分析得到主要是C、Mo、Cr和V等合金元素的偏析。
　　本文依據(jù)材料的臨界相變點(diǎn)及合金鋼熱處理原理，設(shè)計(jì)了一系列熱處理工藝，通過硬度測(cè)

3、試、XRD分析、金相觀察、SEM及能譜分析，同時(shí)結(jié)合常溫沖擊、拉伸性能測(cè)試，研究材料的組織與性能，結(jié)果顯示：
　?、偻嘶痤A(yù)處理對(duì)材料的鑄態(tài)偏析有所改善，但無法消除?！?30℃×5h”退火預(yù)處理后材料組織與硬度具有較好的改善，此時(shí)組織為粒狀珠光體，硬度約為24HRC。
　　②900℃~1080℃油淬，硬度隨著淬火溫度的升高呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，在1000℃淬火，材料硬度達(dá)到最高值58.2HRC，此時(shí)組織主要為板條馬氏體，有少

4、量未溶碳化物。
　　③350℃~650℃二次回火后，材料在500℃出現(xiàn)明顯的二次硬化現(xiàn)象；500℃~600℃之間出現(xiàn)回火脆性現(xiàn)象，在530℃附近出現(xiàn)沖擊功最低值，能譜分析得到與材料存在的偏析帶及回火過程中雜質(zhì)元素 S、Si、Mn及碳向晶界的偏聚有關(guān)。常溫拉伸強(qiáng)度隨回火溫度升高，呈現(xiàn)先增大后降低趨勢(shì)，在500℃達(dá)到強(qiáng)硬度的最高值，分別為1775MPa和59.6HRC；拉伸延伸率和抗拉強(qiáng)度處的能量變化也是先升高后下降的，在590℃達(dá)到

5、峰值7.84％和102.7J；拉伸斷口呈現(xiàn)準(zhǔn)解理斷裂特征，斷面有較多的撕裂棱和少量的韌窩。
　?、軆?yōu)化得到熱作模具鋼4Cr4Mo2NiMnSiV的最佳熱處理工藝為：“730℃×5h”預(yù)處理+1000℃油淬+590℃二次回火。
　　同時(shí)，本文還著重對(duì)材料的回火穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和高溫拉伸性能進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：960℃、1000℃、1040℃三個(gè)溫度油淬后回火，發(fā)現(xiàn)材料在1000℃油淬具有較好的回火穩(wěn)定性；620℃~700℃之