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H13改進(jìn)型熱作模具鋼SDH3-Mod電渣重熔模具鋼化學(xué)成分
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時(shí)間：2013-12-11
熱作模具鋼在工作中既受力的作用又受溫度的作用，從而使熱作模具的工作條件復(fù)雜化，對(duì)熱作模具材料的特性要求也更加嚴(yán)格。惡劣的服役條件要求這類模具材料不但具有良好的高溫強(qiáng)韌性，而且具有一定的抗回火軟化能力、抗冷熱疲勞性和耐熔損等綜合力學(xué)性能。目前，我國廣泛應(yīng)用的熱作模具鋼主要是H13，但H13鋼的工作溫度不能高于600℃。為此，上海大學(xué)模具鋼課題組從Si、Mn元素作用及降低成本考慮，取H13鋼硅含量的上限，設(shè)計(jì)出一種價(jià)格相對(duì)低廉，同時(shí)具有較高熱穩(wěn)定性和熱疲勞性的高錳型馬氏體熱作模具鋼SDH3-Mod。通過與H13進(jìn)行組織與性能對(duì)比研究，初步分析了錳元素對(duì)SDH3-Mod鋼微觀組織的影響。
試驗(yàn)鋼SDH3-Mod是在H13鋼的基礎(chǔ)上提高了錳的含量，降低了釩的含量，同時(shí)Si、Mn量比為1∶1，碳和其他合金元素的含量基本保持不變，如表1（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）所示。
表1??SDH3-Mod和H13的化學(xué)成分???????????%
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?
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C
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Si
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Mn
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Cr
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Mo
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V
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SDH3-Mod
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0.3～0.5
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1.1～1.3
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1.1～1.3
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4.0～5.0
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1.0～1.2
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0.4～0.6
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H13
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0.35
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1.02
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0.36
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5.07
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1.2
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0.98
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?
按照設(shè)計(jì)成分在中頻感應(yīng)爐中冶煉后進(jìn)行電渣重熔。將鋼錠加熱到1200～1240℃，保溫8～10h，然后埋砂冷卻。經(jīng)過電渣重熔和高溫均勻化處理，使鋼成分均勻，防止成分偏析，改善鋼的凝固組織。始鍛溫度為1100～1150℃，終鍛溫度控制在950℃以上，鍛造比大于等于5；鍛后在860℃溫度下退火8h，以清除鍛造過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，使碳化物細(xì)小和球化，得到Φ180mm×180mm的圓棒料。SDH3-Mod的奧氏體化溫度為1060℃，回火溫度為560℃，二次回火，每次2h；H13鋼采用推薦的熱處理工藝：1030℃淬火，610℃回火二次，每次2h。
沖擊試驗(yàn)在JB30B型沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，室溫沖擊試驗(yàn)所采用的無缺口試樣按照北美壓鑄模協(xié)會(huì)NADCA?207-2003標(biāo)準(zhǔn)加工尺寸為7mm×10mm×55mm；回火特性曲線和熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)在箱式電阻爐S2-5-12中進(jìn)行，試樣尺寸為20mm×20mm×10mm；熱疲勞試驗(yàn)采用Uddeholm熱疲勞方法，采用自約束熱疲勞試驗(yàn)裝置，試樣在室溫到700℃之間進(jìn)行3000次連續(xù)熱疲勞試驗(yàn)，然后用體視顯微鏡觀察試樣表面裂紋；顯微結(jié)構(gòu)觀察在JEM-2010F型透射電鏡上進(jìn)行。結(jié)果表明：
（1）相對(duì)H13鋼，加錳降釩設(shè)計(jì)出的SDH3-Mod鋼具有較好的強(qiáng)韌性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和熱疲勞性能等綜合性能。
????（2）錳含量的增加降低Ms點(diǎn)，并穩(wěn)定殘余奧氏體，提高了鋼的韌性；同時(shí)，錳可以提高基體和碳化物的回火穩(wěn)定性，增強(qiáng)鋼的熱疲勞抗力。
????（3）熱穩(wěn)后H13鋼的組織發(fā)生了回復(fù)再結(jié)晶，碳化物粒子粗化，其中M23C6型碳化物最嚴(yán)重，而SDH3-Mod組織發(fā)生部分回復(fù)，同時(shí)由于錳含量的提高，碳在鐵素體基體中的擴(kuò)散速率和溶解度降低，使得M23C6型碳化物粗化趨勢減弱，抗回火軟化能力優(yōu)于H13鋼。
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