Page 22 - 理化检验-物理分册2021年第十期
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吴正环, 等: 典型热处理后不同冷作模具钢的残余奥氏体及对冲击韧性和尺寸稳定性的影响



            热处理后应具备高负载性、 高耐磨性和高抗疲劳性                            两次( 空冷) →400℃低温回火2h ( 空冷)。

            以确 保 冷 作 模 具 的 持 久 性。 当 前 日 本 大 同                      目前没有文献报道冷作模具钢在典型热处理后
            ( DAIDO ) 公司生产的 DC53冷作模具钢( 以下简称                    的残余奥氏体含量及分布与冲击韧性、 尺寸稳定性
            DC53钢)、 中国抚顺钢铁生产的 Cr8Mo2SiV 冷作                     的关系, 也未对比不同产品的性能差异, 无法为模具
            模具钢( 以下简称 Cr8Mo2SiV 钢) 和瑞典一胜百生                     企业选择合适模具钢、 学者们研究模具钢及模具钢
            产的 Calmax冷作模具钢( 以下简称 Calmax钢) 具                    的热处理工艺提供参考资料。因此, 笔者选用国内
            有代表性。 DC53钢多用于高耐磨、 高硬度、 高韧性                        外具有代表性的冷作模具钢, 通过相同的热处理工
            的高精密冷冲压模, 其热处理后的耐磨性和冲击韧                            艺, 着重分析残余奥氏体含量及分布、 冲击韧性和尺
            性提升显著      [ 3 ] 。 Cr8Mo2SiV 钢被称为“ 国产 DC53         寸稳定性的变化规律, 并构建了残余奥氏体含量及
            钢”, 是在模仿国外 DC53钢的基础上改进的新型钢                         分布和尺寸稳定性的数学预测模型, 为冷作模具钢
            材, 其热处理后的综合性能是常用冷作模具钢中较                            的应用与研究提供参考。
            好的   [ 4 ] 。 Calmax 钢属于高韧性、 高耐磨性的模具               1 试验材料与试验方法
            钢, 具有良好的淬透性、 抛光性和焊接性, 其热处理
            尺寸稳定性好, 可应用于厚板、 拉伸与挤压冷作模                          1.1 试验材料
            具  [ 5 ] 。上述冷作模具钢的典型热处理工艺为: 淬火                         试验材料为 DC53 钢、 Cr8Mo2SiV 钢和 Calmax

            ( 1030℃保温30min油淬) →520℃高温回火2h                      钢, 试样状态为退火态, 主要化学成分见表1 。
                                             表1 3种冷作模具钢的化学成分( 质量分数)

                                 Tab 1 Chemicalcom p ositionsofthethreecoldworkin g diesteels   massfraction    %
                  牌号           C        Si       V        Cr       Mn       Mo       P        S        Ni
                 DC53钢        0.93     0.92     0.23     7.92     0.38     1.76     0.022    0.001    0.14
               Cr8Mo2SiV 钢    0.96     0.82     0.30     7.93     0.34     1.65     0.010    0.008    0.21
                Calmax钢       0.60     0.34     0.27     4.46     0.83     0.52     0.023    0.001    0.12

            1.2 试验方法                                               余下1个50mm×50mm×50mm 的样块以




                 取出 DC53钢, 通过 DK7735 型线切割机切割                   及1个长度为50mm 的样块加热至1030 ℃并保

            出2个50mm×50mm×50mm 的样块, 以及2个                        温30min , 取出油淬; 继而在 520 ℃ 高温回火并保




            长度分别为50mm 和52mm 的样块( 尺寸样), 以                       温2h , 空冷至 30 ℃ , 此高温回火空冷过程重复




            上样块均放入德国 Nabertherm N31 / H / C400型热              2次; 再在400℃低温回火保温2h , 空冷至30℃ 。



            处理炉中进行热处理。                                         在热处理后的50mm×50mm×50mm 的样块外

                 其中1个50mm×50mm×50mm 的样块以                       表面处、 12.5mm 高度处、 25mm 高度处分别线切




            及1个长度52mm 的样块加热至1030 ℃并保温                          割出3个20mm×20mm×4mm 样块, 采用美国





            30min , 取出油淬; 再在520℃高温回火保温2h , 空                  BuehlerEcoMet250型金属抛光机将此3个样块磨





            冷至30℃ , 此高温回火空冷过程重复2次。将热处                          抛至镜面。使用 BrukerD8ADVANCE 型 X 射线


            理后的50mm×50mm×50mm 样块在0mm 高度                        衍射仪测试不同位置的残余奥氏体。用德国 Zeiss



            ( 外表面) 处、 12.5mm 高度( 1 / 4高度) 处、 25mm 高           Cal yp so型超高精度三坐标测量仪对 50mm 的长

            度( 心部) 处分别线切割出3个20mm×20mm×                         度样块相同位置进行5次尺寸稳定性测量, 并取平
            4mm 样块, 采用美国 BuehlerEcoMet250 型金属                  均值, 在时间间隔0 、 40 、 80 、 120 、 260d后分别重复




            抛 光 机 将 此 3 个 样 块 磨 抛 至 镜 面。使 用 德 国                测量。 Cr8Mo2SiV 钢试样和 Calmax钢试样的试验


            BrukerD8ADVANCE 型 X 射线衍射仪进行残余                      方法均同上。

            奥氏体的 定 量 测 定, 依 据 标 准 为 ASTM E975 —                    DC53钢在1030℃油淬, 520℃高温回火并空

            2013和 GB / T7704 — 2017 。用德国 ZeissCal yp so        冷2 次后, 制备的外表面处、 12.5 mm 高度处和

            型超高精度三坐标测量仪对长度为52mm 样块的                           25mm 高度处样条编号分别是 A0 、 A1 、 A2 , 尺寸样




            相同位置进行5次尺寸稳定性测量, 并取平均值, 在                          编号 A3 ; DC53钢在1030℃油淬, 400℃低温回火

            时间间隔0 、 40 、 80 、 120 、 260d后分别重复测量。               并空冷2次后, 制备的外表面处、 12.5mm 高度处和
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