新型鎂合金壓鑄模具鋼MD1的組織與性能的研究.pdf

1、本論文系統(tǒng)地研究了新型鎂合金壓鑄模具鋼MD1的熱處理工藝:淬火溫度(1080℃、1120℃、1150℃)、回火溫度(600℃、630℃、660℃、690℃和720℃)、回火次數(shù)(一次、兩次和三次回火)對(duì)材料組織、力學(xué)性能、熱疲勞性能等的影響規(guī)律,獲得了最佳的熱處理工藝,為提高新型鎂合金壓鑄模具鋼MDl的使用壽命提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 研究結(jié)果表明,MD1鋼1080℃和1120℃的淬火態(tài)組織為板條馬氏體+殘余奧氏體+未溶

2、碳化物,1150℃后已沒有明顯的殘余奧氏體存在。隨著淬火溫度的升高,合金碳化物逐漸溶入到奧氏體基體,提高了材料的強(qiáng)度與硬度,但過(guò)高的淬火溫度導(dǎo)致晶粒粗大,韌性下降,淬火溫度選擇1120℃較為合適。MD1鋼淬火后的回火過(guò)程中出現(xiàn)了二次硬化現(xiàn)象,1120℃和1150℃的二次硬化溫度在630℃附近,二次硬化峰溫度以后硬度逐漸下降?；鼗鹩捕茸钚≈狄哺哌_(dá)42HRC,說(shuō)明MD1鋼具有很高的回火穩(wěn)定性。XRD檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn),回火后析出的碳化物主要是M6

3、C和MC,即Fe3W3C、Fe3Mo3C和VC；高溫回火后發(fā)現(xiàn)少量的M23C型碳化物,VC彌散析出造成了二次硬化。1120℃和1150℃淬火后回火的試樣塑性、韌性隨著回火的升高存在一個(gè)谷值,谷值溫度在660℃。TEM結(jié)果顯示,660℃回火時(shí)碳化物以薄片狀沿原奧氏體晶界以及馬氏體板條束間析出為主,增大了脆性,660℃之后,碳化物以顆粒狀析出居多,塑性、韌性又提高。對(duì)回火次數(shù)的研究表明,1120℃淬火+660℃三次回火的碳化物以細(xì)小的顆粒狀

4、彌散析出,具有最好的綜合力學(xué)性能。
　　 MD1鋼熱疲勞性能主要受強(qiáng)度控制,在強(qiáng)度與塑性的配合最佳時(shí)獲得最大的熱疲勞抗力。高強(qiáng)度可以抑制裂紋的萌生,而良好的塑性又會(huì)阻礙裂紋的擴(kuò)展。MD1鋼的熱疲勞裂紋都是沿晶擴(kuò)展,且表面具有很大的殘余壓應(yīng)力,殘余壓應(yīng)力延緩了疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展,從而提高熱疲勞抗力。隨著淬火溫度的升高,熱疲勞性能出現(xiàn)一個(gè)最大值。隨著回火溫度的升高,熱疲勞性能也出現(xiàn)了峰值。隨著循環(huán)上限溫度的升高,熱疲勞抗力減小,循

5、環(huán)上限溫度不超過(guò)700℃。結(jié)果表明,1120℃淬火+660℃三次回火的試樣,循環(huán)上限溫度不超過(guò)700℃則具有很好的熱疲勞抗力。
　　 使用SEM、XRD、EDS對(duì)MD1鋼在700℃的高溫氧化100h后的氧化膜形貌、相組成、化學(xué)成分等研究后發(fā)現(xiàn),試樣表層形成氧化膜主要為Fe2O3和具有尖晶石結(jié)構(gòu)的MnFe2O4、FeCr2O4,該氧化膜致密,起到很好的保護(hù)作用,因此MD1鋼具有很高的抗氧化性。熱穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,MD1鋼經(jīng)不同時(shí)間