新型高韧性高耐磨性冷作模具钢研究

摘要

高碳高铬冷作模具钢由于具有较高的硬度和良好的耐磨性而被广泛使用，但此类钢在凝固过程中，由于合金元素的偏析，会形成大量粗大的沿晶界连续分布的网状共晶碳化物，它的存在使钢的强度和韧性明显降低，严重缩短了模具使用寿命。因此，破碎网状碳化物，改变碳化物形态是提高冷作模具钢综合性能的有效途径。 本文在实验室条件下，合理调整冷作模具钢化学成分，并采用RE-Nb-Ti复合变质剂对其进行复合变质处理，运用高倍视频显微镜HSVM、SEM、XRD、EDS并结合性能测试等手段分析了复合变质处理对冷作模具钢组织性能的影响。实验结果表明：复合变质处理使得冷作模具钢枝晶组织明显细化；且冷作模具钢中粗大板条聚集并联结成网状的Cr7C3型碳化物减少，碳化物网呈破坏趋势并趋于块状，同时产生点块状的少量Mo2C及富Ti、Mo的NbC碳化物弥散分布；氧、硫含量降低，P元素转移到复合碳化物中，减少了P与Fe结合生成的在晶界偏聚的磷共晶数量，减轻了对冷作模具钢韧性的削弱作用。 使用电极石墨增碳并结合复合变质，可以有效增加冷作模具钢碳化物的析出，从而降低基体碳含量，随后870℃低温油淬时，冷作模具钢获得了具有良好韧性的板条马氏体组织，避免产生残留奥氏体。球化退火使得复合变质后冷作模具钢中富Cr碳化物呈现出六边形的形态，而富Nb、Ti、Mo的碳化物可以实现更好的球化。 性能测试结果表明：870℃淬火，600℃回火时，复合变质处理冷作模具钢综合力学性能最佳，硬度达到58．5HRC，冲击韧性达到50J/c㎡；在不明显降低硬度的情况下，复合变质及热处理使得冷作模具钢耐磨性能明显提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 课题相关背景及内容

1.1.1冷作模具钢介绍

1.1.2常见冷作模具钢中的合金元素

1.1.3模具钢的生产研究现状

1.1.4改善冷作模具钢组织及性能的主要途径

1.2 选题目的和意义

1.3 研究目标及内容

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

第二章实验材料及实验方法

2.1实验材料及变质剂的选择

2.1.1实验用材料的选择

2.1.2变质剂的选择

2.2实验用钢的熔炼及试样的制备

2.2.1熔炼

2.2.2试样的制备

2.3分析和测试方法

2.4微观组织的检测与成分分析

2.5本章小结

第三章复合变质对冷作模具钢凝固组织影响及其作用机理

3.1引言

3.2复合变质处理对冷作模具钢铸态组织的影响

3.3复合变质对冷作模具钢中铸态共晶碳化物的影响

3.3.1增碳方式对冷作模具钢中共晶碳化物的影响

3.3.2复合变质对冷作模具钢中共晶碳化物形态的影响

3.3.3复合变质对冷作模具钢中共晶碳化物类型的影响

3.4复合变质机理分析

3.4.1复合变质对冷作模具钢各元素分布的影响

3.4.2复合变质处理对氧、硫及磷等杂质元素的影响

3.5本章小结

第四章热处理对复合变质处理冷作模具钢的影响

4.1冷作模具钢热处理基础

4.2球化退火对复合变质后冷作模具钢碳化物的影响

4.3淬火对复合变质后冷作模具钢组织的影响

4.4回火对复合变质后冷作模具钢组织的影响

4.5本章小结

第五章复合变质处理及热处理对冷作模具钢性能的影响

5.1复合变质及热处理对冷作模具钢力学性能的影响

5.2复合变质及热处理对冷作模具钢耐磨性能的影响

5.3本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

附录　硕士学位期间发表论文