新型热作模具钢的组织与性能研究

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1、湖北工业大学硕士学位论文摘要热作模具在现代工业生产中起着不可替代的作用。H13钢(4Cr5MoSiVl)为目前国内常用的热作模具钢，但是当使用温度高于600。C后该钢的性能便不能满足要求，主要表现为高温硬度不够，导致疲劳开裂。解决问题的关键是提高材料的高温强韧性及热疲劳性能。本文以H13钢为依据，降低C、Si、Cr、V的含量，提高Mo的含量，同时结合Nb微合金化，添加适量Nb，设计了HGl钢。以金属材料强韧化理论为依据，对HGl钢和H13钢进行多种工艺的热处理，利用材料学的现代分析测试技术，对两种材料经过热处理之后的回火稳定性、热稳定性和热疲劳性能进行测试和分析，得出以下结论

2、：(1)在1020"--'1130℃的淬火试验结果表明，HGl钢由于含碳量少于I-113钢，其在相同温度下的淬火硬度低于H13钢，但晶粒直径始终小于H13钢，淬火温度越高，差别越明显。(2)在500----700℃的回火稳定性试验结果表明，在回火过程中，HGl钢出现二次硬化，温度范围为540'-'-'580℃，而H13钢的二次硬化温度范围为520----560℃。回火温度低于600℃时，HGl钢的硬度小于H13钢2-'--6HRC，而高于600℃后，HGl钢的硬度大于H13钢2-'--4HRC。(3)在600℃和650℃的热稳定性试验结果表明，随着时间延长，HGl钢的硬度下降

3、速度低于H13钢，600*(2时硬度值始终小于H13钢，差值范围是0．1～2HRC，而650℃时硬度值大于Hi3钢，差值范围是1．7"-'2．IHRC。(4)在循环温度上下限分别为700。C和20。C的热疲劳试验过程中，HGl钢的表面裂纹在300次时出现，H13钢在400次时出现。H13钢在经历500次循环之后裂纹开始明显粗化，HGl钢在经历1000次循环之后裂纹才开始明显粗化，且粗化速度小于H13钢。(5)热疲劳试验之后，HGl钢试样的主裂纹深度、宽度均远小于H13钢，受热中心横截面的显微硬度下降梯度也远小于H13钢。关键词：热作模具，微合金化，回火稳定性，热稳定性，热疲劳

4、湖北工业大学硕士学位论文AbstractThehotworkdiesteelplaysanirreplaceableroleinmodemindustrialproduction．H13steel(4Cr5MoSiVl)isdomesticcommonhotworkdiesteelatpresent．butitspropertiescan’tmeetthedemandwhenworkingtemperatureishigherthan600"C，mainlyshownashigh．temperaturehardnessisnotenough，whichcausethefati

5、guecracking．Thekeyofsolvingtheproblemisimprovingstrongtoughnessathightemperatureandthermalfatiguepropertyofthematerial．TheinvestigationofthispaperwasbasedonH13steel．reducedthecontentofsuchelementsasC，Si，CrandVinthesteel，andincreasedthecontentofMo，combinedwiththemicro．alloyingofNbatthesameti

6、me，addedproperquantityofNb，designedHGlsteel．Ittookstrengtheningandtougheningtheoriesofmetalmaterialasabasis，carriedonvarieskindsofheattreatmenttobothHGlsteelandH13steel，thenutilizedmodemanalyzingandtestingtechnologyofmaterialscience，testedandanalyzedthetemperingstability,thermalstabilityand

7、thermalfatiguepropertyofthetwomaterialsafterheattreatment，drewthefollowingconclusions：(11Thequenchingexperimentresultsinthetemperaturerangeof1020～1130℃showedthat，becausethecarboncontentofHGlsteelislessthanH13steel，itsquenchinghardnessatthesametemperature