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不同淬火工藝對D2冷作模具鋼組織與性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-08-08
D2鋼是一種高碳高鉻萊氏體型冷作模具鋼，其特點是：含碳量高、合金元素多，鋼中存在大量的碳化物，具有高硬度、高耐磨性、良好韌性及優良的抗變形性能。但脆性大，變形抗力大，鍛造溫度范圍較窄，脫碳傾向大。為此，研究了淬火溫度和冷卻方式對D2鋼組織和性能影響，獲得D2鋼最佳淬火工藝，對于D2鋼的開發應用，具有重要意義。
D2鋼是一種高碳高鉻萊氏體型冷作模具鋼，其特點是：含碳量高、合金元素多，鋼中存在大量的碳化物，具有高硬度、高耐磨性、良好韌性及優良的抗變形性能。但脆性大，變形抗力大，鍛造溫度范圍較窄，脫碳傾向大。為此，研究了淬火溫度和冷卻方式對D2鋼組織和性能影響，獲得D2鋼最佳淬火工藝，對于D2鋼的開發應用，具有重要意義。
經過調整的試驗鋼的化學成分如表1所示，顯然試驗鋼中的Si、W和Cr與標準的D2（Cr12MoVCo）鋼的化學成分有相當大的不同，其中Si的含量達到1.1%，而標準的D2鋼只含常規的Si量，試驗鋼中還加入了一定量的W，同時還把Cr量降低。
表1??試驗用新型D2鋼的化學成分（質量分數，%）
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項目
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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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Ni
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Co
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S
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P
|
W
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設計含量
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1.3～1.4
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0.5～0.7
|
0.4～0.5
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11
～
13
|
1.0～1.2
|
0.8～1.0
|
0.3～0.5
|
0.4～0.5
|
≤0.02
|
≤0.03
|
-
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實際含量
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1.37
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1.1
|
0.37
|
10.98
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0.8
|
0.81
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0.36
|
0.32
|
0.018
|
0.021
|
0.33
|
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將棒材坯料采用線切割機加工成10mm×10mm×10mm若干小試樣在實驗室馬弗爐進行淬火加熱試驗。為了保證試樣的原始組織一致而不影響淬火的硬化特性，對所有用于淬火加熱試驗的試樣都在860℃保溫15min，水冷至400℃，馬上在730℃保溫60～90min，出爐空冷，進行預冷球化退火處理。將之前經過退火處理的試樣分成9組，淬火溫度分別采用960、980、1000、1020、1040、1060、1080、1100、1120℃。將實驗室馬弗爐升溫到上述選定的淬火溫度后保溫10min以保證爐溫恒定，為了使被加熱的試樣溫度準確一致，將試樣放入爐中熱電偶附近區域，保溫40min后取出，進行不同加熱溫度和不同冷卻方式（水冷、油冷、霧冷、空冷）的淬火處理。結果表明：
（1）D2鋼隨著淬火溫度的升高，不同冷卻方式都會有硬度峰值。980℃淬火時，4種冷卻方式都出現硬度峰值。油冷條件下，在1020℃淬火出現第二個硬度峰值。當采用霧冷和風冷時，其第二個峰值在1040℃左右淬火出現。
（2）在980～1040℃溫度區間內，馬氏體中飽和的碳和合金元素達到適中的程度，淬火冷卻速度慢時，基體中的殘留奧氏體量較少，試樣硬度主要受馬氏體中的碳和合金元素含量的影響。
????（3）在980～1040℃溫度區間內，淬火冷速越慢，碳和合金元素有足夠的時間進行析出，淬火加熱溫度越高，溶解的碳和合金元素越多，冷卻析出的細小碳化物越多，產生更高的析出強化。采用霧冷方式冷卻，D2鋼不出現淬火裂紋，適合應用于D2鋼的淬火冷卻工藝。
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