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熱作模具鋼DM的高溫穩定性和熱疲勞性能

1479   編輯：中冶有色網   來源：施淵吉,于林惠,于照鵬,成功,吳曉春,滕宏春  
2024-04-09 14:18:20
熱作模具用于熱鍛、壓鑄和擠壓等熱成形[1]，承受嚴酷的溫度和機械載荷 應用于鍛造的模具其壽命的受限因素包括：疲勞造成的斷裂、磨損引起的尺寸誤差和在過載條件下產生的應力集中[2] 應用于壓鑄模具的失效類型可分為：大尺寸裂縫，角裂以及磨損或侵蝕引起的龜裂[3] 鋁擠壓模具的兩種主要失效方式的比例為：疲勞斷裂為46%，磨損為26%[4] 熱疲勞性能是影響金屬熱成形過程中模具性能和經濟效益的關鍵因素[5]，因此具有較好高溫服役性能的新型熱作模具鋼DM備受關注 制造熱作模具的材料，一般選用含碳量(質量分數，下同)為0.4%左右的中合金鋼，如H13和3Cr2W8V鋼，其合金總量較為接近，分別約為9.0%和12.0%，淬火硬度為55 HRC左右 同時，此類材料在服役過程中承受較高的熱應力載荷，容易發生回火軟化，而基體中細小彌散的第二相顆粒與滑移位錯交互作用產生強化 因此，具有二次硬化的材料抗回火軟化能力較強 國內外學者研究了材料的高溫熱穩定性和熱疲勞性能機理 Abel等[6]研究淬火時效合金經受疲勞載荷反復剪切時發現，共格相重溶于基體導致軟化；McGrath等[7]研究發現，淬火時效合金在疲勞應力作用下組織中出現明顯的無碳化物析出區域；崔辰碩等[8]指出，碳化物與運動位錯的交互作用是影響熱強性的重要因素；Yan等[9]研究9%~12%Cr鐵素體-馬氏體耐熱鋼時發現，提高析出相的穩定性、優化析出相的分布是提高組織穩定性的關鍵 李爽等[10]對比研究了SDCM鋼和H13的組織與性能，認為碳化物類型不同引起的抗回火性能和高溫導熱率的差異，是SDCM-S材料比H13鋼具有更高的熱疲勞性能的原因 Min等[11]認為，高溫穩定性主導熱作模具鋼的抗熱疲勞性能，歸因于高硬度對非彈性變形的抑制，并分析了碳化物對熱疲勞行為的影響 楊金俠[12]發現，K465鎳基高溫合金的高溫穩定性、熱疲勞性能都與MC碳化物分解、M6C碳化物析出和gama prime相的形態演變密切相關 因此，對于碳化物類型豐富的熱作模用材，分析其碳化物演變特征是研究其高溫穩定性與熱疲勞性能的重點 本文研究新型熱作模具鋼DM在不同服役條件下的組織和性能，計算碳化物生成自由能并闡明高溫熱穩和熱疲勞兩種服役條件下DM鋼的組織演變機理 1 實驗方法1.1 實驗用材料的制備 實驗用新型鍛模用材DM鋼的制備工藝為：40 t EF+
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熱作模具鋼 高溫熱穩定性
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