熱處理工藝對4Cr3Mo2Si1V鋼組織與性能的影響

蔡著文， 李 玲， 沈俞濤， 吳曉春,3

(1. 上海大學(xué) 省部共建高品質(zhì)特殊鋼冶金與制備國家重點實驗室， 上海 200072;2. 上海大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 上海 200072;3. 上大鑫侖材料科技(廣東)有限公司， 廣東 肇慶 526105)

隨著模具制造業(yè)朝大型化、復(fù)雜化、精密化、高效化不斷發(fā)展，研制具有高熱導(dǎo)率、高熱強(qiáng)性、高熱穩(wěn)定性及優(yōu)異抗熱疲勞性能的大尺寸熱作模具成為重點科研課題之一[1]。當(dāng)今市場上，主流的高端熱作模具鋼材料有AISI H11、AISI H13和DIEVAR等，其以優(yōu)異的淬透性、塑韌性、熱強(qiáng)性、高溫耐磨性、抗熱疲勞性等，被廣泛使用。其中H11鋼韌性好，熱疲勞裂紋出現(xiàn)早，但擴(kuò)展慢，適合大型薄壁壓鑄件，市場價格較低；H13鋼具有較好的熱強(qiáng)性，熱疲勞裂紋出現(xiàn)較晚，但是熱疲勞裂紋出現(xiàn)后易擴(kuò)展，導(dǎo)致模具報廢，且韌性較低，模具整體開裂風(fēng)險大，價格相對便宜；DIEVAR鋼熱穩(wěn)定性好，韌性優(yōu)異，熱疲勞裂紋出現(xiàn)較早(通常澆口位置在約1萬模次后出現(xiàn)疲勞裂紋)，但裂紋擴(kuò)展速度慢，市場價格較高。

隨著高端裝備制造不斷升級，市場迫切需求種類更為豐富的模具產(chǎn)品，模具材料精細(xì)化、專業(yè)化程度和針對性逐步加強(qiáng)。綜合AISI H13等鋼種之不足(如較弱的回火穩(wěn)定性、抗熱疲勞性能和尺寸穩(wěn)定性等)，并考慮到某些工業(yè)領(lǐng)域急需具備該類特性的模具(如中小型精密制造模具)，本課題組參照傳統(tǒng)熱作模具鋼的合金體系，通過降低鉻含量而增加硅元素研發(fā)出新型4Cr3Mo2Si1V鋼，以期彌補(bǔ)通用型材料的性能劣勢，滿足新興市場需求。……