高熱強(qiáng)性熱作模具鋼的合金化特性研究.pdf

1、化學(xué)成分以及熱處理工藝決定了鋼材最終的組織和性能。目前，對熱作模具鋼的系統(tǒng)性研究還沒有得到較好的開展，對不同合金元素之間的交互作用與各種性能之間的關(guān)系研究的也不是十分全面，還沒有能夠找出熱作模具鋼的各種性能與化學(xué)成分和熱處理工藝之間的綜合潛在關(guān)系。 此外，熱作模具鋼中可能含有多種合金元素，其中不乏許多貴重元素，如Mo、Co、W等。如何調(diào)整鋼的化學(xué)成分配比，在盡可能降低貴重金屬含量的基礎(chǔ)上保證材料的性能，也是一個亟需解決的問題。

2、 針對以上的問題，借助于均勻設(shè)計試驗方法和回歸分析方法，本文較為系統(tǒng)地對熱作模具鋼的一系列性能(強(qiáng)度、韌性、熱穩(wěn)定性、相變特性、熱疲勞性能等)與主要化學(xué)成分以及熱處理工藝之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。 文章首先確定了六種化學(xué)元素為本文的主要研究對象，其變化范圍分別為：0.25～0.60％C，0.50～1.50％Si，0.20～1.00％Mn，2.00～6.00％Cr，1.00～3.00％Mo和0.2～1.50％V。此外，為了考察熱

3、處理工藝對性能的影響，文章還確定了淬火溫度和回火溫度的變化范圍分別為1020～1100℃和540～640℃。文章測定了材料的相關(guān)性能，并分別進(jìn)行了回歸分析。隨后，在研究的基礎(chǔ)上，提出了新鋼種的成分配比方案。 在綜合考慮了所研究變量(鋼中各種合金元素以及隨后的熱處理工藝)之間的交互作用對所研究性能的影響的基礎(chǔ)上，本文的主要研究結(jié)果如下： 1、對室溫沖擊韌性具有降低作用的成分變量為碳、鉬和釩；對高溫沖擊韌性具有降低作用的成分

4、變量為碳、錳和釩。研究發(fā)現(xiàn)，高溫沖擊韌性與(沖擊溫度-556)2具有同向線性的關(guān)系。 2、對抗拉強(qiáng)度具有提高作用的成分變量為釩，具有降低作用的變量為碳和鉬：對屈服強(qiáng)度具有提高作用的成分變量為鉬，具有降低作用的變量為碳和釩；對延伸率具有提高作用的成分變量為碳和釩；對斷面收縮率具有提高作用的變量為碳、鉻、鉬和釩。 3、對硬韌性因子(回火硬度與室溫沖擊韌性的乘積)具有提高作用的變量為淬火溫度和回火溫度，具有降低作用的變量為碳、

5、鉬和釩；對強(qiáng)韌積(抗拉強(qiáng)度與室溫沖擊韌性的乘積)具有提高作用的變量為回火溫度，具有降低作用的變量為碳、鉬、釩和淬火溫度。兩者相比較，硬韌性因子的預(yù)測能力優(yōu)于強(qiáng)韌積的預(yù)測能力。 4、對Ac1具有降低作用的變量為碳、鉻和釩，而隨著錳含量的增加，Ac1先增加后降低，轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的錳含量為0.354％；對Ac3具有提高作用的變量為碳和釩；對M4點(diǎn)具有降低作用的變量為硅、錳、鉻和釩。 5、對退火態(tài)熱膨脹系數(shù)具有提高作用的變量為錳和試樣溫度，具

6、有降低作用的變量為硅；對淬火態(tài)熱膨脹系數(shù)具有提高作用的變量為碳、硅、釩和試樣溫度，具有降低作用的變量為鉻。 6、對貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)鼻尖溫度具有提高作用的變量為硅、鉻、釩和錳；對珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)鼻尖溫度具有提高作用的變量為鉬，具有降低作用的變量為碳、鉻和釩；對馬氏體臨界冷卻速度具有降低作用的變量為碳；對貝氏體臨界冷卻速度具有降低作用的變量為鉬，此外，隨著硅含量的增加，貝氏體臨界冷卻速度先增加后降低，轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的硅含量為0.7994％。

7、 7、在650℃保溫的條件下，對熱穩(wěn)定性具有提高作用的成分變量為硅、鉻和釩。 8、對熱疲勞性能具有降低作用的變量為碳、鉻和釩，此外，隨著淬火溫度的提高，熱疲勞性能先提高后降低，轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的淬火溫度為1073℃。 9、根據(jù)第一階段研究結(jié)果，設(shè)計了四種新鋼種，其中N-2(0.31％C，1.51％Si，0.35％Mn，3.99％Cr，1.02％Mo和0.91％V)鋼的綜合性能最好，在同等力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，其使用性能優(yōu)于常見的8