不同锤头和进给量对径向锻造高速钢M2碳化物的影响

摘要

高速钢是机器制造业的一种关键性、基础性的消耗材料,也是制造各种机床切削工具、高载荷模具、航空高温轴承及特殊耐热耐磨零部件的重要材料。高速钢制成的各种工具、基础材料需要具有较高的强度、硬度和韧性,从而对高速钢的性能提出了较高的要求,影响高速钢性能的因素与碳化物的颗粒度和均匀性有着直接的关系,高速钢中的碳化物大小和分布形态对高速钢的性能和质量起着至关重要的作用。
　　 M2高速钢属于钨钼系常用的高速工具钢,是机床刀具的主要原材料,广泛应用于机械制造业。其铸态碳化物组织存在粗大、不均匀莱氏体,从而强度、硬度、韧性不高。本文针对M2高速钢,研究M2高速钢径向锻造开坯时,不同形式的锤头及工艺参数对碳化物的影响,理论分析了采用不同锤头对径向锻造M2高速钢开坯工艺的利弊,讨论了影响径向锻造M2高速钢时缺陷产生的机理,阐释了GFM精锻机不同锤头结构形式、不同进给量对高速钢的锻透性及碳化物颗粒度和不均度的影响。
　　 利用Deform-3D数值模拟软件,针对不同锤头、不同进给量条件,模拟了径向锻造M2高速钢的变形过程,获取了变形应变场的相关图谱信息,直观的揭示了不同的锤头结构型式(万能锤头和平锤头)、不同进给量(根据设备限定进给量1.5m/min～3.0m/min),对径向锻造高速钢M2碳化物颗粒度和不均度的影响,研究表明采用万能锤头,在2.5m/min进给量径向锻造M2高速钢时,碳化物分布均匀弥散。
　　 在M2高速钢径向锻造的实验工作中,分别选取万能锤头和平锤头,在进给量分别为2.0m/min和2.5m/min时进行径向锻造M2高速钢,实验后进行碳化物检测发现,使用万能锤头在2.5m/min进给量径向锻造M2高速钢时,碳化物分布均匀弥散,锻透性较好。万能锤头在2.0m/min进给量及平锤头在2.0m/min、2.5m/min进给量径向锻造M2高速钢时,锻件金相组织存在网状碳化物、角状的大颗粒碳化物、碳化物不完全破碎的情况,锻透性不理想。实验和模拟结果基本吻合。
　　 综合研究分析表明,M2高速钢较为合理径向锻造的工艺为:锤头形式选用万能锤头,进给量选定在2.5m/min。采用该工艺径向锻造M2高速钢,可以产生弥散均匀的碳化物组织,提高高速钢性能。