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Si含量变化对Cr8Mo2SiV钢组织性能影响的研究

作　者: 李冬丽
导　师: 詹肇麟；马党参
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: Cr8钢 Si 力学性能 二次硬化 碳化物
分类号: TG142.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


Cr8型冷作模具钢以其高韧性、高耐磨性兼备的优势在国内外得到广泛应用,这类钢一般含碳量约为1%,含铬8%,加入Mo、V、Si等合金元素,其碳化物细小分布均匀、韧性远高于Cr12类型钢,而耐磨性则与之相近。它们的硬度、抗弯强度、疲劳强度和抗回火稳定性也高于Cr12型模具钢,适合于高效、高速、高精度和自动化方向发展的高速冲床和多工位冲床。因此加强对Cr8钢的研究有重要意义。调整钢的化学成分和优化热处理工艺是改变钢的组织和结构的最有效方法。本文主要通过光学金相显微镜、SEM、能谱分析、TEM、相分析等试验方法,研究了Si含量(0.3～1.6mass%)的变化和不同的热处理工艺对新型冷作模具钢Cr8Mo2SiV的显微组织和力学性能的影响,并由此确定了其具有较高耐磨性的同时又具有高强韧性的合适的Si含量,同时优化了其最佳热处理工艺,用来指导实际生产。本文以真空感应炉冶炼(25kg锭)→退火→锻造成材(Φ15)→钢材退火为实验原料,主要结论如下：(1)钢中主要存在的碳化物为M7C3、M23C6和M6C。淬火加热时,碳化物大量溶解,未熔碳化物存在于奥氏体晶界上,阻止了奥氏体晶粒长大。高温回火时,碳化物的析出有利于二次硬化。(2)在1020～1040℃淬火,不同温度回火时,三种钢都有明显的二次硬化现象；随Si含量的增高,二次硬化峰值硬度提高,耐磨性提高。(3)在1030℃淬火不同温度回火时,随Si含量的提高,冲击韧性提高达25%；抗弯强度提高,尤其是520℃回火时其抗弯强度高于1#、2#钢约500Mpa。因此,随Si含量的增高,Cr8Mo2SiV钢综合性能提高。(4)1030℃淬火520℃回火后,随Si含量的提高,残余奥氏体含量降低。1030℃淬火+(-196℃)深冷,不同温度回火后,1#钢的二次硬化峰消失,2#钢的二次硬化峰存在,3#钢的二次硬化峰稍有提高,表明随Si含量的提高三种钢的二次硬化机理分别为残余奥氏体的转变→残余奥氏体转变和合金碳化物的析出→合金碳化物的析出。三种钢深冷处理后,冲击韧性比不经深冷处理的钢降低。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-26
  1.1 选题背景及研究意义  10-12
  1.2 国内外模具钢的生产技术发展现状  12-15
    1.2.1 钢种系列与产品结构  12-13
    1.2.2 模具钢钢材品种与规格  13-14
    1.2.3 模具钢内在质量的提高  14
    1.2.4 模具钢生产工艺和装备  14-15
  1.3 国内外冷作模具钢的发展  15-21
    1.3.1 低合金冷作模具钢  16-17
    1.3.2 火焰淬火钢  17-18
    1.3.3 基体钢  18-19
    1.3.4 高韧性高耐磨冷作模具钢  19-20
    1.3.5 粉末冶金高耐磨冷作模具钢  20-21
  1.4 硅在工具钢中的应用  21-24
    1.4.1 硅在高速钢中的应用  21-22
    1.4.2 硅在热作模具钢中的应用  22-23
    1.4.3 硅在冷作模具钢中的应用  23-24
  1.5 冷作模具钢的合金化构成特点  24-25
  1.6 本文的研究目的和主要内容  25-26
第二章 试验材料与方法  26-32
  2.1 试验材料  26-27
  2.2 试验方法  27-32
    2.2.1 热处理工艺的制定  27-29
    2.2.2 硬度测定  29
    2.2.3 金相组织观察  29-30
    2.2.4 SEM、TEM电子显微观察与分析  30
    2.2.5 力学性能试验  30-32
第三章 试验钢的硬度变化与组织观察  32-50
  3.1 退火硬度与组织观察  32-34
  3.2 淬火硬度与组织观察  34-38
    3.2.1 淬火硬度  34-35
    3.2.2 淬火晶粒度  35-36
    3.2.3 淬火温度与Si含量对组织的影响  36-38
  3.3 回火温度对硬度和组织的影响  38-43
    3.3.1 不同温度回火硬度的变化  38-39
    3.3.2 深冷处理后不同温度回火硬度的变化  39-40
    3.3.3 不同温度回火组织的变化  40-43
  3.4 SEM与TEM观察及分析  43-48
    3.4.1 SEM观察结果及分析  43-46
    3.4.2 TEM观察结果及分析  46-48
  3.5 本章小结  48-50
第四章 相分析与残余奥氏体含量的测定  50-56
  4.1 物理化学相分析实验结果与分析  50-53
    4.1.1 XRD定性分析  50-52
    4.1.2 化学定量相分析  52-53
  4.2 残余奥氏体含量测定结果及分析  53-54
  4.3 本章小结  54-56
第五章 淬回火温度与硅含量对力学性能的影响  56-64
  5.1 冲击试验结果与分析  56-58
    5.1.1 不同淬回火温度对冲击性能的影响  56-57
    5.1.2 深冷处理对冲击韧性的影响  57-58
  5.2 抗弯试验结果与分析  58
  5.3 磨损试验结果与分析  58-60
  5.4 冲击断口形貌观察  60-61
  5.5 本章小结  61-64
第六章 钢的临界点与CCT曲线  64-70
  6.1 试验钢CCT曲线的测定  64-68
  6.2 本章小结  68-70
第七章 结论  70-72
致谢  72-74
参考文献  74-78
附录A 攻读学位期间所承担的科研任务与发表的文章  78

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 钢的组织与性能 > 钢中杂质元素及微量元素对钢性能的影响
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