热作模具钢SDCM热稳定性研究

kunlei

热冲压模具在高温高压下长期工作，并伴随着强烈的冲击与摩擦。热稳定性是热作模具钢的主要性能之一，它反映了模具钢在高的工作温度下抗软化的能力，关系到钢的高温硬度、高温强度和热疲劳抗力等性能指标。目前应用较为广泛的是H13热作模具钢，但其工作温度不能高于600℃。

针对热冲压技术的实际工况，对比国内外先进模具钢，上海大学开发了专用模具材料SDCM，并重点研究了SDCM钢微观结构与热稳定性之间关系。
试验材料SDCM经过感应熔炼、电渣重熔后，再经高温均质化后锻造成60mm×60mm的方坯，并经超细化处理。对比材料为市售H13。两者化学成分如表1。
表1 试验材料化学成分（质量分数，%）

牌号	C	Si	Mn	Cr	Mo	V
H13	0.37～0.42	0.8～1.0	0.2～0.5	5～5.5	1.2～1.75	0.8～1.2
SDCM	0.45～0.48	0.3～0.5	0.60～0.80	2.50～2.70	2.10～2.40	0.80～1.00

将15mm×15mm×15mm块状试样在1030℃淬火，分别经300、400、450、500、520、540、560、580、600、620、640℃回火保温2h，回火两次后，测试其硬度。
块状试样经1030℃淬火后经不同温度回火以使硬度均调整至50HRC左右。再加热至热稳定性温度600℃和650℃，分别保温1、2、3、4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24h后，测试其硬度值，并进行微观组织结构研究。用HBRVU2187.5型硬度计测试洛氏硬度，每个试样取5点平均值。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了SDCM钢在热稳定性试验中的微观组织变化。结果表明：
（1）初始硬度均为50HRC情况下，SDCM钢经600、650℃保温24h后，其硬度值分别高出H13钢约13HRC和11HRC，表现出较好的热稳定性。
（2）SDCM钢热稳定保温过程中，VxC保持稳定，与H13钢一样，析出M23C6碳化物。但由于Cr含量较低，因Cr23C6碳化物粗化引起的软化效应对SDCM钢热稳定性影响较H13钢小。
    （3）SDCM钢在600℃和650℃保温时，其位错密度分别在前2h和前8h急速下降。且位错密度和硬度随保温时间变化趋势一致，位错对钢热稳定性也有重要贡献。