熱作模具鋼的工作條件相當(dāng)復(fù)雜,對模具材料的性能要求也很嚴(yán)格,模具材料應(yīng)具備良好的強(qiáng)韌性、熱穩(wěn)定性、耐磨性以及熱疲勞性能。對于熱作模具鋼材料,常用鋼種以馬氏體為基體,而馬氏體在高溫下要分解,不能滿足使用溫度超過700℃的要求。而奧氏體型熱作模具鋼避免了這一問題,這類鋼通常通過固溶處理使合金元素溶入奧氏體基體,為時效硬化處理做組織準(zhǔn)備,同時也有改善切削性能的作用。時效處理可以使合金元素Cr、Mo、V等以碳化物形式析出,通過第二相彌散析出提高強(qiáng)度。因此與馬氏體型熱作模具鋼相比,這類熱作模具鋼具有更高的熱穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度。

為達(dá)到上述目的,本研究的構(gòu)思是:首先通過適當(dāng)?shù)腻i碳比,當(dāng)錳與碳的質(zhì)量比大于10時,可避免冷卻時產(chǎn)生珠光體轉(zhuǎn)變,全部得到奧氏體,以保證奧氏體錳鋼的韌性,使得模具鋼在常溫下也能得到穩(wěn)定的奧氏體基體;另一方面通過在一定范圍內(nèi)對合金元素含量和熱處理溫度進(jìn)行調(diào)整,采用了均勻設(shè)計方法設(shè)計出試驗鋼及相關(guān)熱處理工藝組合;再對試驗結(jié)果進(jìn)行回歸分析,探索成分、工藝參數(shù)對鋼的性能的影響規(guī)律,以期得到強(qiáng)韌性兼?zhèn)涞膴W氏體型熱作模具鋼。

結(jié)論

(1)通過對合金元素含量和工藝的設(shè)計,可以使奧氏體型熱作模具鋼的強(qiáng)韌性達(dá)到熱作模具鋼的使用要求,而奧氏體型熱作模具鋼的熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于馬氏體型熱作模具鋼,可以在700℃以上工作。

(2固溶溫度不宜取1200℃。

(3)在設(shè)計的成分和工藝范圍內(nèi),增加C、Mo含量有利于提高鋼的硬度;增加Si、Mn、V含量,降低Cr、Mo含量,降低固溶溫度,提高時效溫度有利于提高鋼的沖擊韌性;提高C、Cr的含量,降低Mo的含量可以增強(qiáng)鋼的熱穩(wěn)定性;其它因素由于元素與元素、元素與工藝之間存在交互作用,對硬度、沖擊韌性、熱穩(wěn)定性的影響不確定,因此,尚需要通過綜合各個性能來優(yōu)化出更好的鋼種。