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Nb-V含量對(duì)模具鋼微觀組織及力學(xué)性能的影響
資源天下 2014/11/28 10:30:46
摘要：模具鋼材料中，Nb替代V能夠影響材料的力學(xué)性能和微觀組織。本文以Cr8冷作模具鋼材料為研究對(duì)象，利用實(shí)驗(yàn)研究了不同淬火溫度后模具鋼的微觀組織及淬火硬度。結(jié)果表明，Nb含量的增加不僅能提高M(jìn)C共晶碳化物的析出溫度和低溫淬火硬度，而且能改變MC共晶碳化物類型，有利于促進(jìn)材料二次硬化硬度的升高。該研究為冷作模具鋼材料的成分優(yōu)化及淬火工藝改善提供了參考。
關(guān)鍵詞：模具鋼材料，共晶碳化物，鑄態(tài)組織
Effect of Nb-V content on microstructure of die steel and mechanical properties
Abstract: Die steel, Nb instead of V can influence the mechanical properties and microstructure of materials. In this paper, Cr8 cold working die steel material as the research object, using the different quenching temperature on the microstructure and hardness of mould steel. The results show that, the increase of the content of Nb can improve the MC eutectic carbide precipitation temperature and low temperature quenching hardness, but also can change the MC eutectic carbide type, is conducive to the promotion of material hardening hardness increased two times. This study provides reference for improving the composition optimization and quenching process of cold work die steel material.
Keywords: die steel, eutectic carbide, microstructure
0引言
冷作模具鋼材料必須具有相當(dāng)高的耐磨性、硬度和韌性，才能在工作用承受巨大的摩擦力和壓應(yīng)力。Cr8作為典型的高耐磨性、高韌性模具鋼材料應(yīng)用非常廣泛。Nb元素和C具有相當(dāng)高的親和力，能夠改善金屬材料微合金化處理后的硬度[1]。本文利用實(shí)驗(yàn)研究不同Nb-V含量對(duì)Cr8冷作模具鋼材料的力學(xué)性能及微觀組織的影響，對(duì)Nb的微合金化作用研究具有重要意義。
1.實(shí)驗(yàn)方法
本實(shí)驗(yàn)采用真空感應(yīng)爐熔煉三種不同含量Nb-V的Cr8模具鋼材料試樣，編號(hào)為試樣1~試樣3，質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1所示。模具鋼材料的制備工藝為：真空感應(yīng)爐熔煉25kg鑄鐵→退火→鍛造成直徑13mm試樣棒→鋼材退火。將尺寸為20mm×20mm×20mm的爐前試樣作為分析試樣，并用4%HNO3-C2H5OH溶液進(jìn)行腐蝕。金相試樣和硬度試樣尺寸均為直徑13mm×15mm。熱處理在箱式電爐中進(jìn)行，淬火工藝為：820℃預(yù)熱30min后加熱至淬火溫度，保溫30min，油冷至常溫。淬火組織用10%的上述溶液進(jìn)行腐蝕，淬火溫度分別為1000℃、1040℃、1080℃、1100℃、1120℃、1140℃、1160℃、1180℃和1200℃。在硬度測(cè)試儀上測(cè)定淬火試樣硬度。殘余奧氏體在XRD測(cè)定，碳化物EDS在SEM下分析，基體組織在OM下觀察。
表1 Cr8模具鋼材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）
試樣 Nb V Mo W Cr S P Mn Si C Fe
1 0.00 2.82 1.89 1.03 7.72 0.0025 0.0129 0.033 1.21 1.06 余量
2 0.59 2.21 1.80 0.97 7.80 0.0048 0.0061 0.139 1.11 0.96 余量
3 1.29 1.05 1.96 1.02 7.69 0.0038 0.0158 0.019 1.05 1.02 余量
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1冷作模具鋼材料的鑄態(tài)組織分析
實(shí)驗(yàn)材料的鑄態(tài)組織分為兩部分，一是位于各晶粒之間的先共晶碳化物和共晶萊氏體，二是初生奧氏體晶粒。如圖1所示（未完，下一頁）
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