熱作模具鋼的工作條件相當復雜,對模具材料的性能要求也很嚴格,模具材料應具備良好的強韌性、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)定性和高溫強度。

為達到上述目的,本研究的構思是:首先通過適當?shù)腻i碳比,當錳與碳的質量比大于10時,可避免冷卻時產生珠光體轉變,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對合金元素含量和熱處理溫度進行調整,采用了均勻設計方法設計出試驗鋼及相關熱處理工藝組合;再對試驗結果進行回歸分析,探索成分、工藝參數(shù)對鋼的性能的影響規(guī)律,以期得到強韌性兼?zhèn)涞膴W氏體型熱作模具鋼。

結論

(1)通過對合金元素含量和工藝的設計,可以使奧氏體型熱作模具鋼的強韌性達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)在設計的成分和工藝范圍內,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。