D2冷作模具鋼的組織控制與性能研究.pdf

1、D2鋼是高碳高鉻冷作模具鋼的典型鋼種，具有高硬度、高耐磨性，廣泛應(yīng)用于制造截面大、形狀復(fù)雜、經(jīng)受沖擊力大、要求耐磨性高的模具。然而高C高Cr的成分特點使D2鋼凝固組織中存在大量的碳化物，通常沿晶界呈網(wǎng)狀分布，韌性較差，在使用過程中常常由于其韌性不足而導(dǎo)致模具的早期失效。因此控制碳化物的分布和形態(tài)，在保證D2鋼高硬度的前提下，提高其韌性是目前模具鋼工業(yè)亟需解決的問題。
　　 本人以應(yīng)用最為廣泛的D2鋼為對象，進行了D2冷作模具鋼的

2、組織控制和性能研究。通過調(diào)整合金元素含量和改變凝固冷卻速度，控制共晶碳化物的形態(tài)及分布，最終提高D2鋼的組織均勻性和性能。主要研究結(jié)果如下:
　　 D2鋼鑄態(tài)組織由基體和網(wǎng)狀分布的共晶萊氏體組成，其共晶萊氏體主要為M7C3萊氏體，M7C3碳化物形態(tài)呈立體似菊花團形狀。V含量降低，碳化物形態(tài)由片層狀逐漸過渡為細長的棒狀。Mo含量降低，碳化物形態(tài)由魚骨狀和條塊狀轉(zhuǎn)化為細長的棒狀。此外，凝固冷卻速度加快，不僅能細化鑄態(tài)組織，改善了萊氏

3、體分布均勻性，并能促進M7C3共晶碳化物形態(tài)由較粗大的條塊狀變?yōu)榧氶L的棒狀。
　　 在加熱過程中M7C3碳化物的形態(tài)發(fā)生變化，不同形態(tài)的碳化物熱穩(wěn)定性不同。片狀和條塊狀碳化物加熱不發(fā)生明顯的斷開和球化。而棒狀碳化物易發(fā)生斷開和球化，加熱形成更為細小的棒狀或顆粒狀碳化物。經(jīng)鍛打變形后，D2鋼中的碳化物主要為M7C3型。隨鍛壓比的增加，D2鋼中碳化物的尺寸減小，分布均勻性得到明顯改善。合金元素(Mo、V)含量降低或凝固冷卻速度升高有

4、利于D2鋼在較小的鍛壓比下獲得更均勻的組織。
　　 對合金元素含量不同的D2鋼進行性能測試。發(fā)現(xiàn)V質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.9％左右時，回火態(tài)硬度可達60HRC左右，沖擊韌性達20J/cm2以上;當(dāng)Mo質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.9％-1.1％之間時，回火態(tài)硬度可達60HRC左右，沖擊韌性達20J/cm2以上?？刂破銿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9％，Mo質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9％，對不同冷卻速度的D2鋼進行性能測試。發(fā)現(xiàn)凝固冷卻速度增加，D2鋼硬度不斷增加，同時沖擊韌性明顯