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对Cr12mov模具钢深冷加有效的回火处理可提高材料使用寿命3成
日期:2018-8-22 8:37:19    阅读:

随着现代工业的快速发展,对材料性能的要求不断提高。为了获得高性能的材料,人们提出了多种理论和技术,其中深冷处理是提高金属性能的最为有效的方法之一,已广泛应用于机械加工、航空航天、汽车制造等领域,深冷处理又称超低温处理或超亚冷处理,其处理温度为-100℃以下,是常规冷处理工艺的延伸,是将被处理对象置于特定的、可控的低温环境中,使材料的微观组织产生变化,从而达到提高或改善材料性能的一种技术n深冷处理不但能够显著提高材料的力学性能及使用寿命,还能改善材料均匀性,稳定工件尺寸,减小零件变形;同时具有操作过程简便、绿色环保、低成本等优点Cr12MoV是一种合金含量较高、应用较为广泛的高合金模具用钢。本文研究了Cr12MoV模具钢深冷后不同回火温度对钢的组织及性能的影响,为提高该钢的力学性提供实验基础。

    热处理试样尺寸为200 mmx200 mmx50 mm}根据CCT图查得Cr12MoV模具钢的相变临界点温度T855 C。为使试样能够完全奥氏体化,将试样加热到1 050 C,并进行2h保温,随后在液氮中(-196 C)进行深冷处理(5 min)。最后在SG2-5-12型电阻炉中分别进行300,400500℃的回火处理(4h)

    对深冷并回火处理的试样进行显微组织观察、冲击试验、拉伸试验以及摩擦实验并对拉伸断口进行SEM扫描。其中金相显微观察采用OLYMPUSPGM3型光学显微镜,利用WDW-3100电子万能试验机及JBW-300冲击试验机分别进行拉伸及冲击实验,SEM扫描采用型号为QUANTA-450FEG型扫描电子显微镜。摩擦实验设备选用MM200磨损试验机,对磨材料为高硬度的Cr12.磨擦试样尺寸为20 mmx10 mmx5 mm,摩擦力为300 N ,摩擦时间为10 min,以摩擦前后试样的质量损失评价耐磨性。

实验结果与分析

    深冷后不同回火温度条件下钢的显微组织形貌。深冷后经不同回火温度处理后,钢的组织在残留奥氏体的含量及马氏体的细化程度方而具有较大差异。1 050 C x2 h保温处理后,钢基体组织发生奥氏体化。在冷却过程中,大部分奥氏体组织转变为马氏体。深冷处理后直接空冷,组织由粗大片状马氏体+大量残留奥氏体组成。由于马氏体组织未进行有效分解,使得在深冷处理后形成的马氏体组织较为粗大。粗大的片状马氏体是一种不稳定组织,其内部存在较大应力场,易形成显微裂纹,甚至在外力作用下形成宏观裂纹;而基体中的残留奥氏体是一种低硬度、低耐磨性组织,因此深冷后进行空冷处理不利于提高钢的力学性能。随着回火温度升高,基体中的碳化物逐渐发生分解,使残留奥氏体逐渐转变为回火马氏体,同时马氏体组织逐渐发生细化,形成板条状回火马氏体,从而有助于改善钢的力学性能。当回火温度达到500℃时,基体中的片状马氏体消失,组织为板条状回火马氏体及细小的粒状回火索氏体。

力学性能分析

    深冷后不同回火温度下钢的力学性能。可以看出,经过深冷+回火处理后,钢的冲击吸收功、屈服强度及抗拉强度均有明显提高。随着回火温度升高,冲击吸收功、屈服强度及抗拉强度提高;当回火温度达到500℃时,冲击吸收功、屈服强度及抗拉强度分别为17.4 J,920 MPa,l 160 MPao钢的强韧性与其组织密切相关。深冷+回火处理过程中,粗大的片状马氏体转变为细小的板条状回火马氏体。片状马氏体向板条状回火马氏体转变过程中会产生较大的相变应力,使得抵御外力冲击的能力提高;同时回火过程中析出的合金碳化物对基体具有较强的钉扎作用,导致力学性能明显提高。

    深冷处理后不同回火温度下钢的拉伸断口形貌。深冷后直接进行空冷处理后,试样断而平整,出现大量解理断裂的河流花样,表现为脆性断裂。随着回火温度升高,断口出现断裂韧窝,且断裂韧窝数量随回火温度升高而增多。500℃回火处理时,断口上断裂韧窝最多且最深,同时出现较多的撕裂棱,表现出一定的韧性断裂,说明该回火温度下钢的韧性较好。

耐磨性分析

    回火后钢的摩擦试验结果。深冷处理后直接空冷,钢的摩擦损失量最高。随着回火温度升高,摩擦损失量逐渐降低。当回火温度为500℃时,摩擦损失量最低。深冷后进行回火后,在马氏体基体上沉淀出均匀分布的细小合金碳化物颗粒,有利于提高钢的耐磨性.

3结论

    (1>深冷后进行回火处理,能够降低Cr12MoV模具钢的残留奥氏体含量,并促进片状马氏体细化。随着回火温度升高,残留奥氏体含量越少。当回火温度为500℃时,残留奥氏体几乎消失,钢的组织由板条状回火马氏体及细小的粒状回火索氏体组成。

    (2)深冷后进行回火处理.Cr12MoV模具钢的冲击韧度、强度和耐磨性明显提高。500℃回火后,钢的冲击韧度、屈服强度及抗拉强度分别为17.4 J,920 MPa1 160 MPa,耐磨性能最佳。

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