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GMH20、PH25、DIEVAR、H13熱作模具鋼的性能研究
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-06-29
對GMH20、PH25、DIEVAR 和H13 熱作模具鋼進行了力學性能和熱穩定性試驗。結果表明，經過相同工藝真空熱處理處理后，GMH20 鋼、PH25 鋼和DIEVAR 鋼的塑性明顯優于H13 鋼，硬度也比H13 鋼高；綜合來看，GMH20 和DIEVAR 鋼的力學性能最佳。
???? 對GMH20、PH25、DIEVAR?和H13?熱作模具鋼進行了力學性能和熱穩定性試驗。結果表明，經過相同工藝真空熱處理處理后，GMH20?鋼、PH25?鋼和DIEVAR?鋼的塑性明顯優于H13?鋼，硬度也比H13?鋼高；綜合來看，GMH20?和DIEVAR?鋼的力學性能最佳。此外，隨著在610?℃保溫時間的延長，這4?種鋼的硬度越來越接近，約為35?HRC。
H13?鋼是國內使用非常廣泛的熱作模具鋼。目前，低Si?高Mo?的合金化途徑是改進型H13?鋼的一種發展趨勢。降低Si?的優點是：(1)?減輕∧形或∨形偏析；(2)?使宏觀組織均勻化；(3)?細化微觀凝固組織的樹枝晶；(4)?減少凝固時凝固界面上的成分過冷；(5)?減少共晶碳化物；(6)?細化奧氏體結晶;(7)?提高塑性和韌度；(8)?減小高溫疲勞裂紋擴展速度；(9)?減小蠕變裂紋擴展速度；(10)?抑制淬火冷卻時的貝氏體轉變；(11)?提高抗熱裂性。提高Mo?的優點是：(1)?提高淬透性，抑制晶界碳化物的析出和貝氏體轉變；(2)?提高回火抗力；(3)?提高高溫強度和高溫蠕變強度；(4)?提高抗熱裂能力；(5)?提高韌性；(6)?共晶碳化物細化和碳化物分布均勻。在研究熱作模具鋼的高溫性能時，許多學者利用熱穩定性試驗來表征材料保持組織穩定的能力和在高溫下工作時硬度、強度等力學性能的變化。
DIEVAR?鋼、GMH20?鋼和PH25?鋼就屬于低Si?高Mo?改進型H13?鋼，現將3?種鋼與H13?鋼一起進行熱處理，采用相同的熱處理工藝，比較4?種鋼材的硬度、力學性能、沖擊韌度和熱穩定性。
1、試驗材料及方法
1.1、試驗材料的成分
試驗材料為GMH20?鋼、PH25?鋼、DIEVAR?鋼和H13?鋼，4種材料分別加工成拉伸、沖擊和熱穩定性硬度試樣，試驗材料的化學成分如表1?所示。
1.2、試驗方法
常溫沖擊采用V?型缺口矩形試樣，沖擊試樣為10?mm?×?10?mm?×?55?mm，按照GB/T?229-2007《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》測定，沖擊試驗在ZBC230Z-B?型沖擊試驗機上進行。拉伸試驗在CMT5305?型萬能試驗機上進行，試棒選用?10?拉伸試棒。用Neophot30?型金相顯微鏡觀察顯微組織。用HRS-150?型數顯洛氏硬度計測定硬度。4?種材料力學性能的熱處理工藝為：1020?℃直接氣冷淬火，560?℃和595?℃各回火3?h。
熱穩定性是熱作模具鋼的主要性能之一，它反映了模具鋼在高溫下工作時抗軟化的能力，關系到鋼的高溫性能。4?種試驗鋼材屬于H13?鋼類的熱作模具鋼，主要用作鋁合金壓鑄模材料。鋁合金的熔點一般在600?℃左右，如坯料在模具型腔內流動，溫度會更高。因此，熱穩定性試驗溫度選擇為610?℃。本試驗的加熱爐為YFX10/13Q-GC?高溫箱式電阻爐，試樣尺寸為15?mm?×?15?mm?×?10?mm。試樣采用1020?℃先預冷再氣冷淬火，560?℃、590?℃兩次回火后，放入高溫箱式爐中，進行610?℃回火，回火時間分別為2?h、4?h、6?h、8?h、10?h、15?h?和20?h。測定不同保溫時間后的試樣硬度，并繪制曲線。
3、結論
(1)?GMH20?鋼、PH25?鋼的力學性能優于H13鋼，接近DIEVAR?鋼，尤其是GMH20?鋼，力學性能與DIEVAR?鋼十分接近。GMH20、PH25?和DIEVAR鋼的塑性明顯優于H13?鋼，這主要是因為3?種鋼與H13?鋼的化學成分相比，Si?的含量大大降低，而Mo的含量增加，這種成分的變化，可提高鋼的塑性和韌性。Si?含量的降低，可以提高鋼的塑性，DIEVAR?鋼的Si?含量最低，所以其塑性最好。綜合來看，DIEVAR?鋼和GMH20?鋼的力學性能最好。
(2)?在610?℃長時間保溫時，GMH20?鋼和PH25鋼熱穩定性變化趨勢十分接近，曲線幾乎重合；隨著保溫時間的延長，4種鋼材的硬度趨于相同，約為35?HRC。
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