Forskning om egenskaper hos flera varmbearbetningsstål
De mekaniska egenskaperna och den termiska stabiliteten hos GMH20, PH25, DIEVAR och H13 varmbearbetningsstål testades. Resultaten visar att plasticiteten och hårdheten hos GMH20-stål, PH25-stål och DIEVAR-stål uppenbarligen är bättre än H13-stål efter vakuumvärmebehandling med samma process. Sammantaget har GMH20 och DIEVAR stål de bästa mekaniska egenskaperna. Dessutom, med förlängningen av hålltiden vid 610 grader, kommer hårdheten hos dessa fyra stålsorter närmare och närmare, cirka 35 HRC.
H13-stål är ett mycket allmänt använt varmbearbetningsstål i Kina. För närvarande är legeringsmetoden för låg Si och hög Mo en utvecklingstrend av förbättrat H13-stål. Fördelarna med att reducera Si är: (1) reducering av ∧ form eller ∨ formsegregering; (2) homogenisera makroorganisationen; (3) förtunning av dendriter med mikrosolidifierad struktur; (4) Minska underkylningen av komponenterna på stelningsgränsytan under stelning; (5) Reducera eutektiska karbider; (6) Raffinering av austenitkristaller; (7) Förbättra plasticitet och seghet; (8) Minska utmattningssprickans utbredningshastighet vid hög temperatur; (9) Minska utbredningshastigheten för krypsprickor; (10) Inhibera bainitomvandling under släckande kylning; (11) Förbättra motståndskraften mot termisk sprickbildning. Fördelarna med att öka Mo är: (1) förbättring av härdbarheten, inhibering av utfällningen av korngränskarbid- och bainitomvandling; (2) Förbättra härdningsmotståndet; (3) Öka högtemperaturhållfastheten och kryphållfastheten vid hög temperatur; (4) Förbättra motståndskraften mot termisk sprickbildning; (5) Förbättra segheten; (6) eutektisk karbidförädling och enhetlig karbidfördelning. När man studerar högtemperaturegenskaperna hos varmbearbetningsstål använder många forskare termiska stabilitetstester för att karakterisera materialets förmåga att upprätthålla organisatorisk stabilitet och förändringarna i mekaniska egenskaper såsom hårdhet och styrka vid arbete vid höga temperaturer.
DIEVAR-stål, GMH20-stål och PH25-stål tillhör det förbättrade H13-stålet med låg Si och hög Mo. Nu värmebehandlas de tre typerna av stål och H13-stål tillsammans, med samma värmebehandlingsprocess för att jämföra hårdheten, mekaniska egenskaper, slagseghet och termisk stabilitet hos de fyra stålsorterna.
Testa material och metoder
1. Testa materialets sammansättning
Testmaterialen var GMH20 stål, PH25 stål, DIEVAR stål och H13 stål. De fyra materialen bearbetades till drag-, slag- och värmestabilitets-hårdhetsprover. Den kemiska sammansättningen av testmaterialen visades i tabell 1.
2. Testmetod
V-format rektangulärt prov användes för anslag vid rumstemperatur, och slagprovet var 10 mm × 10 mm × 55 mm, vilket mättes enligt GB/T 229-2007 "Metal Charpy Notch impact test Method", och slagtestet utfördes på slagtestmaskin av typen ZBC230Z-B. Dragprovet utfördes på den universella testmaskinen CMT5305 och 10 dragprovstavar valdes ut. Mikrostrukturen observerades med Neophot30 metallografiskt mikroskop. Hårdheten bestämdes av HRS-150 digital display Rockwell hårdhetstestare. Värmebehandlingsprocessen för de fyra materialens mekaniska egenskaper är: direkt luftkylning vid 1020 grader och härdning vid 560 grader och 595 grader i 3 timmar.
Termisk stabilitet är en av huvudegenskaperna hos varmbearbetningsstål, vilket återspeglar formstålets förmåga att motstå uppmjukning vid arbete vid hög temperatur, och är relaterad till stålets höga temperaturprestanda. 4 typer av teststål tillhör H13-klass varmbearbetningsstål, huvudsakligen som används som pressgjutningsmaterial av aluminiumlegering. Smältpunkten för aluminiumlegering är i allmänhet cirka 600 grader C, och om ämnet flyter i formhåligheten blir temperaturen högre. Därför valdes den termiska stabilitetstesttemperaturen till 610 grader. Uppvärmningsugnen för detta test är YFX10/13Q-GC högtemperaturboxmotståndsugn, och provstorleken är 15 mm × 15 mm × 10 mm. Proverna förkyldes vid 1020 grader och luftkyldes sedan, tempererades två gånger vid 560 grader och 590 grader och placerades sedan i en högtemperaturboxugn under 610 graders härdningstid på 2 timmar, 4 timmar, 6 timmar, 8 h, 10 h, 15 h respektive 20 h. Hårdheten hos provet efter olika hålltid mättes och kurvan ritades.
3. Slutsats
(1) De mekaniska egenskaperna hos GMH20-stål och PH25-stål är bättre än H13-stål och nära DIEVAR-stål, särskilt GMH20-stål, och de mekaniska egenskaperna är mycket nära DIEVAR-stål. Plasticiteten hos GMH20-, PH25- och DIEVAR-stål är betydligt bättre än H13-stål, främst på grund av att innehållet av Si är kraftigt reducerat jämfört med den kemiska sammansättningen av H13-stål, och halten av Mo ökar, och denna förändring i sammansättning kan förbättra stålets plasticitet och seghet. Minskningen av Si-halten kan förbättra stålets plasticitet, och DIEVAR-stål har den lägsta Si-halten, så dess plasticitet är bäst. Sammantaget har DIEVAR-stål och GMH20-stål de bästa mekaniska egenskaperna.
(2) Vid 610 grader under lång tid är trenden för förändring av termisk stabilitet för GMH20-stål och PH25-stål mycket nära, och kurvorna sammanfaller nästan; Med förlängningen av hålltiden tenderar hårdheten hos de fyra stålsorterna att vara densamma, cirka 35 HRC.
