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热处理对P20、H13模具钢组织性能的影响分析
作者:Admin      点击数:次      发布时间2018-06-07
    中国模具工业发展晚起可迅速,但与工业发达国家相比仍存在较大差距,模具寿命普遍较低。热处理对模具钢的性能有着重要的影响,通过热处理可以使模具钢具有必要的强韧性,大幅度提高模具的寿命。因此为了提高模具工业的技术水平,充分发挥现有材料的潜力,本研究对模具钢的热处理工艺及技术进行全面深入的研究。
    利用扫描电镜、金相显微镜、硬度计、拉伸试验机等分析测试手段分析了淬火以及回火温度对P20和H13模具钢的淬火组织和回火组织及性能的影响,以及两相区淬火工艺对P20模具钢组织及力学性能的影响,研究结果如下: P20钢高于830℃淬火得到板条马氏体组织,随淬火温度升高模具钢的硬度升高,组织有粗化趋势,但直到890℃后,组织才‘会有明显粗化,分析认为淬火温度选取为860℃是适宜的;随回火温度升高,碳化物析出增多并聚集长大,材料的硬度降低,830~890℃淬火620℃回火时,回火硬度几乎不受淬火温度的影响,并且回火硬度满足预硬化要求,据此对P20钢的预硬化工艺进行优化,得出最佳工艺是:860℃×30min淬火+620℃×60min回火。
    H13模具钢即4Cr5MoSiV1钢,广泛应用的一种空冷硬化热作模具钢,是引进美国H13钢种,“八五”期间作为国家的重点推广钢种,具有较高的的热强度与硬度,在中温条件下具有很好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性。在较低的奥氏体化温度下空淬,热处理变形小,空淬时产生的氧化皮倾向小,可以抵抗熔融铝的冲蚀作用。
    对H13模具钢进行了正交试验,结果表明除第一次回火温度对屈服强度的影响不显著外,淬火、回火温度对材料的强度指标的影响均显著,除第二次回火温度对断面收缩率的影响显著外,淬火、回火温度对其他塑性指标影响不显著;通过对其淬火组织及性能的分析,确定其最佳淬火温度为1040℃,通过对回火性能的分析,发现最高回火温度为600℃时材料性能最好,因此,最终确定其最佳热处理工艺是:1040℃×15min淬火+600℃×2h回火+580℃×2h回火。
    P20模具钢即3Cr2Mo钢,是我国引进美国塑胶模具钢,在国际上得到广泛的应用,综合力学性能较好、淬透性高,可以使截面尺寸较大的钢材获得较均匀的硬度。具有很好的抛光性能,制成模具的表面粗糙度值低。用该模具钢制造模具时,一般预是先进行调质处理,硬度为28=-35HRC(即预硬化),再经冷加工制成模具后直接使用,这样即保证了模具的使用性能,又避免了热处理引起的模具的变形。或在P20基础上加镍等改进,为3Cr2MnNiMo,即718模具钢,该钢较P20钢有更高的淬透性、强韧性和抗蚀性能,可以大截面尺寸的模具钢在调质后具有较均匀的硬度分布,有很好的镜面抛光性能和低的表面粗糙度值。
   对P20模具钢在两相区淬火后的组织及性能进行研究,发现原始组织不同,淬火后铁素体形态及未溶碳化物数量不同,保温时间延长,铁素体形态不变,未溶碳化物减少,淬火后的力学性能趋同;原始组织不同的钢在785~800℃的两相区淬火,原始组织为板条马氏体的比原始组织为珠光体加铁素体的钢淬火后的性能好,当淬火温度提高到815~830℃,淬火组织主要为马氏体,此时淬火的力学性能以原始组织为珠光体加铁素体的较好。
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