王斌 西南石油大學材料院 許瓊方 西南石油大學材料科學與工程學院

引言

隨著當前鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)能過剩，模具行業(yè)也獲得了發(fā)展。但是，在目前我國的模具主要是以模具鋼制作為主，質(zhì)量上與其他國家相比有一定的差距，所以，為了更好的對新型模具材料進行優(yōu)化，我們要利用熱處理工藝對模具的性能進行研究。同時，在進行熱處理工藝應用于模具的過程中，模具需要經(jīng)歷很大的多向應力，同時，模具需要具備一定的強度硬度和熱疲勞抗性。因此，在本文中，我們通過試驗來，對我們的熱作模具鋼成分進行分析，同時根據(jù)結果進行討論“回火溫度對鋼強度、硬度、性能的影響”。

1 開展試驗進行新型熱作模具性能影響研究

我們在進行熱作模具鋼成分設計的過程中，要分成不同的小組，以元素添加來調(diào)整，把Cr、MO、Ni、W等元素添加進入。在進行實驗的過程中，我們配制合金，采用真空中的頻感應爐進行試煉，行成鋼錠，再進行高溫菌化處理，鍛造成鋼胚，切割成不同的長度進行熱處理。首先在1030度進行淬火，保持時間30分鐘，利用介質(zhì)是二十號的機油，然后再進行下回火的過程中，溫度設定分別是500、550、600、650等，保持90分鐘，最后將我們熱處理后的樣品與我們的國家標準進行核對、試驗，分析它的性能，利用我們的電掃描電鏡、高科技顯微鏡、萬能試驗機、充實驗機、沖擊試驗機，洛氏硬度計等進行測試，進一步進行成分測量。

2 進行結果分析與討論

2.1 熱作模具鋼強度受到回火溫度的影響分析

對于我們所研究的熱作模具鋼，它的性能有著高要求，特別是它的強度，在抵抗的過程中會產(chǎn)生熱應力。那么，進行樣品測量的過程中，在1030度淬火后，鋼的強度是進行變化的。首先是位于500到600攝氏度時，它處于一個平臺期，隨著回火溫度的不斷升高，樣品的抗拉強度平衡，再繼續(xù)維持在一個水平，不同的熱作模具抵抗的能力是不同的，存在細微的差距。當回火溫度超過650攝氏度后，熱作模具鋼樣品的抗拉強度和屈服強度開始緊急下降，我們對原因進行分析是回火溫度的不斷升高，使得樣品中的鐵素體結晶長大充分，同時，鋼中的碳化物不斷的進行產(chǎn)出，材料的強度下降，當回火的溫度不斷的在上升，殘余的應力也被消除，還會分析出一些碳化物，使得在回火的過程中會出現(xiàn)再次硬化，使模具的強度稍微有一點上升。

2.2 回火溫度對熱作模具鋼硬度的影響分析

熱作模具鋼中非常關鍵的一項指標就是硬度。在進行這種模具生成的過程中，熱作模具中所殘留的奧氏體的軟化筆所添加的合金元素所產(chǎn)生的硬化，效果還要明顯，所以，我們在進行恢復處理的過程中要進行消除。通過我們對回火溫度與熱作模具鋼硬度的曲線進行研究的過程中，發(fā)現(xiàn)在500～600之間，它回火過程中會產(chǎn)生一定的硬度變化，抵消了馬氏體分解中所造成的硬度降低，因而，熱作模具鋼的硬度保持在一個水平線上。當溫度不斷的在升高，達到650度攝氏度以上，它其中的所存在的固體會不斷的分解，形成的碳化物進行聚集，導致硬度能夠急速下降。我們對不同的熱作模具、回火溫度的強度值進行分析，發(fā)現(xiàn)在550度時能保持較好的硬度性能。

2.3 熱作模具鋼耐高溫性能的探討

在熱作模具中一項關鍵的指標也包含著耐高溫的性能。它能夠?qū)嶙髂＞咪撝械膹姸群陀捕戎颠M行平衡，同時能夠間接的反映熱作模具在使用過程中的耐高溫性能。所以，我們在實驗中對熱作模具鋼的強度和硬度值進行了進一步的試驗，根據(jù)我們的調(diào)查曲線可以顯示，當我們試驗的溫度保持在200攝氏度以內(nèi)，是它的強度變化比較小，而隨著溫度不斷升高，在600攝氏度以內(nèi)時，會隨著我們溫度的升高，強度也在漸漸的下降；超過了600攝氏度，會急速下降。在對硬度進行觀察的過程中，發(fā)現(xiàn)它超過了650度也會進行急劇的下降，所以，我們可以發(fā)現(xiàn)原始的強度和硬度所保持的數(shù)值越高，能在高溫的條件的話，它也會越高，當超過了溫度的限制，它們的強度和硬度也會有所下降。同時，我們也可以對內(nèi)部晶體在恢復過程中的結晶現(xiàn)象，進行一定的阻止，更好的去提高制作模具中鋼的強度和硬度。

2.4 熱處理工藝下試驗鋼的球化退火組織分析

我們進行退火組織分析的過程中，主要是對不良因素進行消除，同時，對球化的組織進行均勻，減少鋼中出現(xiàn)的一些變形和開裂的缺點，能進一步使切削性與冷加工的效果進行改善。我們在試驗鋼的退火中利用的是球化退火，這樣可以有利于對滲透體轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?，更好的進行切削加工，為淬火處理提供好的組織，使它的界面硬度能夠在一個平衡的范圍內(nèi)，保持它的優(yōu)良效果，符合我們的標準。我們利用我們的電子顯微鏡，進行退火顯微組織的觀察，發(fā)現(xiàn)片中的珠光體并沒有存在說明，球化效果很好。我們又通過掃描電鏡觀察，試驗鋼退火組織的形貌，可以發(fā)現(xiàn)他們的計劃是比較均勻的，其中還分布著一些探求中碳化物。

2.5 試驗鋼的淬、回火沖擊性能分析

新型熱作模具在使用的過程中需要保持好的橫向沖擊性能，這樣才能夠更好的加大對鋼材的利用，使得利用效果達到最大化，使沖擊性提高，同時，也能減少熱疲勞裂紋的發(fā)生，我們在對試驗鋼的橫向沖擊能力進行測驗的過程中，與其他的組織和碳化物的標準進行對比，根據(jù)相關的標準試驗，取截面中心進行淬、回火處理后的沖擊，對平均值進行測量。我們發(fā)現(xiàn)若處理后的硬度是保持在45-46HRC，同時試驗鋼的邊距和中心處的沖擊力度也存在一定的差異。

2.6 對淬、回火組織及硬度曲線進行分析

退火組織中進行淬火熱處理，可以使之更好的融合在奧氏體的組織中，淬火后所得到的組織和曲線。我們的試驗鋼淬火是保持在500～1020的溫度區(qū)間內(nèi)，對它的沖擊值與標準值進行測量，同時使試驗鋼的截面中心處的形貌來進行觀察，更好的觀察它的組織。

3 結束語

我們?yōu)榱耸剐滦蜔嶙髂＞吣軌颢@得更好的性能和穩(wěn)定的組織，對熱處理工藝進行應用，使得提高新型熱作模具的沖擊和斷裂韌性。在通過試驗的過程中，我們發(fā)現(xiàn)試驗鋼在經(jīng)過球化退火后，它的球化效果保持在一個良好的狀態(tài)，也符合我們的標準。同時，橫向沖擊韌性也超過了標準中的平均值。隨著溫度的升高，它的硬度和強度先上升后下降，最佳的溫度保持在1030攝氏度，隨著回火溫度的升高，并沒有出現(xiàn)二次硬化的現(xiàn)象。這說明我們當前的實驗結果是非常好的，同時，應用熱處理工藝對新型的熱作模具鋼組織與性能的影響，也是比較符合我們的標準的。