热作工具钢显微组织对韧性的影响机制研究
热作工具钢要经过退火而得到马氏体组织，但对于大型工具由于冷却速度缓慢而产生贝氏体组织。上贝氏体的形成会导致韧性的降低，这是通过碳化物在奥氏体晶界前缘优先析出造成的。为满足长寿命和优质工具的现代需要，对于通过微观控制确保韧性提出了强烈要求。为了澄清奥氏体化后冷却速度对显微组织特别是对贝氏体晶粒度大小及碳化物析出与扩散以及对工具钢韧性等方面的影响，科研人员进行了这方面的研究和分析。
目前研究用钢AISI H13、H10、H19钢的化学成分见表1。这些钢是在电弧炉冶炼后铸成钢锭，按大于6的锻比热锻成表1给定的尺寸，然后在850℃退火。试样是在热锻材料的中心到方角或表面之间部位切取，其坐标与纵向平行。
表1 化学成分（重量%）和试样的横截面尺寸
|
AISI
|
C
|
Si
|
Mn
|
Cr
|
W
|
Mo
|
V
|
Co
|
横截面尺寸，mm
|
|
H13
|
0.38
|
0.96
|
0.47
|
5.10
|
-
|
1.31
|
0.56
|
-
|
200×350
|
|
H10
|
0.33
|
0.30
|
0.33
|
2.82
|
-
|
2.75
|
0.47
|
-
|
Φ200
|
|
H19
|
0.41
|
0.27
|
0.43
|
4.25
|
4.20
|
0.46
|
1.88
|
3.94
|
Φ240
|
通过显微组织观测和对尺寸变化及硬度的测量，就H13、H10在1200℃奥氏体化，H19在1140℃奥氏体化后在不同冷却速度下贝氏体的形成进行了研究。
经不同冷却速度淬火并回火，其硬度值为HRC44的试样，在平面应变断裂韧性K1c、疲劳裂纹扩散速率、夏比式冲击值、V型缺口夏比试验脆性转变温度等方面进行了测定。
采用30mm宽的标准试样进行了平面应变断裂韧性试验，进行了两种类型的疲劳试验：（1）使用平面应变断裂韧性试验的同一类试样的疲劳裂纹扩展试验；采用疲劳预裂纹，该裂纹是以每秒5周的频率，550～20kg变换载荷循环拉伸期间随之产生的。（2）旋转弯曲疲劳试验，采用Φ10mm的光滑试样，以3000周/s的速度旋转，从而得到S-N曲线。
按照JISZ2202 No.3标准，使用U型缺口试样进行夏比冲击试验。使用ASTM A307试样，在20～300℃温度范围内进行了夏比式脆性转变试验。采用X射线衍射法测定了残余奥氏体的百分含量。采用映射分析测定了残余碳化物的含量和尺寸。
试验结果发现，这些钢韧性的改善是通过以下方法获得的：马氏体和贝氏体板条组织的改进及有效晶粒尺寸的改善，延缓碳化物沿原始奥氏体和贝氏体晶界择优析出，抑制基体中MC和M2C型微细碳化物的密集分布，减少残余碳化物的百分含量并使其尺寸缩小等。激冷速度的降低导致贝氏体板条组织宽度的逐步增加促使贝氏体从板条状向颗粒状转变并导致韧性恶化。在所试验的钢中，H13钢韧性最高，这与基体中微细碳化物极低的密度、极小的残余碳化物尺寸和极低的百分含量等有密切关系。（心远）
现货资源
| 品名 | 规格 | 材质 | 厂家 | 地区仓库 | 价格 | 现货 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 螺纹钢 | 12*9 | HRB400E | 山东新石特工程材料有限公司 | 石横(厂提) | 3380 | 详情 |
| 热轧卷板 | 3.75*1500 | Q235B | 苏州鑫昊欣金属科技有限公司 | 沙钢(玖隆物流) | 0 | 详情 |
| 普碳中板 | 8-360 | Q235 | 舞钢市盛隆物资有限公司 | 舞钢(本库) | 4600 | 详情 |
| 低合金板 | 210 | Q355NB | 舞钢市坤钰供应链管理有限公司 | 舞钢(产业集聚区) | 0 | 详情 |
| 无缝管 | 76*35 | 45# | 山东东银金属材料有限公司 | 聊城(东银库) | 4230 | 详情 |
| 圆钢 | 22*9380 | 25CrMoA | 山东大万实业有限公司 | 宣钢(河北宣化) | 0 | 详情 |
| 热轧卷 | 3.0*1800*C | Q235B | 上海盛钢联供应链管理有限公司 | 宝钢(泉安/津澜) | 0 | 详情 |
| 高线 | Φ20*C | Q355D | 上海北铭高强度钢材有限公司 | 韶钢(川流富锦库) | 5540 | 详情 |
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