對GMH20、PH25、DIEVAR 和(he)H13 熱作模(mo)具鋼(gang)(gang)進行了力(li)學(xue)性能(neng)和(he)熱穩定性試驗。結果表明(ming)，經過(guo)相同工(gong)藝真(zhen)空熱處理處理后，GMH20 鋼(gang)(gang)、PH25 鋼(gang)(gang)和(he)DIEVAR 鋼(gang)(gang)的(de)塑性明(ming)顯優于H13 鋼(gang)(gang)，硬度也比H13 鋼(gang)(gang)高；綜(zong)合來(lai)看，GMH20 和(he)DIEVAR 鋼(gang)(gang)的(de)力(li)學(xue)性能(neng)最佳。此外，隨著在(zai)610 ℃保溫時間的(de)延長，這4 種(zhong)鋼(gang)(gang)的(de)硬度越來(lai)越接近(jin)，約為35 HRC。
H13 鋼(gang)是(shi)國內(nei)使用非常廣泛的(de)(de)(de)熱作(zuo)模具(ju)鋼(gang)。目前，低Si 高(gao)(gao)(gao)Mo 的(de)(de)(de)合(he)金化(hua)途徑是(shi)改進型H13 鋼(gang)的(de)(de)(de)一種發(fa)展(zhan)(zhan)趨勢。降(jiang)低Si 的(de)(de)(de)優(you)點是(shi)：(1) 減(jian)輕∧形(xing)(xing)或∨形(xing)(xing)偏析；(2) 使宏觀組(zu)織均勻化(hua)；(3) 細化(hua)微觀凝(ning)固(gu)組(zu)織的(de)(de)(de)樹枝晶(jing)(jing)；(4) 減(jian)少凝(ning)固(gu)時(shi)凝(ning)固(gu)界面上的(de)(de)(de)成分過冷(leng)；(5) 減(jian)少共晶(jing)(jing)碳化(hua)物(wu)；(6) 細化(hua)奧氏體(ti)結晶(jing)(jing);(7) 提(ti)高(gao)(gao)(gao)塑性(xing)和(he)韌(ren)度(du)；(8) 減(jian)小高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)疲勞裂(lie)紋擴(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)速度(du)；(9) 減(jian)小蠕變(bian)(bian)裂(lie)紋擴(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)速度(du)；(10) 抑制淬火冷(leng)卻時(shi)的(de)(de)(de)貝(bei)氏體(ti)轉變(bian)(bian)；(11) 提(ti)高(gao)(gao)(gao)抗熱裂(lie)性(xing)。提(ti)高(gao)(gao)(gao)Mo 的(de)(de)(de)優(you)點是(shi)：(1) 提(ti)高(gao)(gao)(gao)淬透(tou)性(xing)，抑制晶(jing)(jing)界碳化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析出和(he)貝(bei)氏體(ti)轉變(bian)(bian)；(2) 提(ti)高(gao)(gao)(gao)回火抗力(li)；(3) 提(ti)高(gao)(gao)(gao)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)強(qiang)度(du)和(he)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)蠕變(bian)(bian)強(qiang)度(du)；(4) 提(ti)高(gao)(gao)(gao)抗熱裂(lie)能力(li)；(5) 提(ti)高(gao)(gao)(gao)韌(ren)性(xing)；(6) 共晶(jing)(jing)碳化(hua)物(wu)細化(hua)和(he)碳化(hua)物(wu)分布均勻。在(zai)研(yan)究熱作(zuo)模具(ju)鋼(gang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)能時(shi)，許多學者利用熱穩定性(xing)試驗來表征(zheng)材(cai)料保持組(zu)織穩定的(de)(de)(de)能力(li)和(he)在(zai)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)下工作(zuo)時(shi)硬度(du)、強(qiang)度(du)等力(li)學性(xing)能的(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)。
DIEVAR 鋼(gang)(gang)、GMH20 鋼(gang)(gang)和(he)PH25 鋼(gang)(gang)就屬于低Si 高(gao)Mo 改進(jin)型H13 鋼(gang)(gang)，現將3 種鋼(gang)(gang)與H13 鋼(gang)(gang)一(yi)起(qi)進(jin)行熱(re)處(chu)理(li)(li)，采用相同(tong)的熱(re)處(chu)理(li)(li)工藝，比較4 種鋼(gang)(gang)材(cai)的硬度(du)、力學性能、沖擊韌度(du)和(he)熱(re)穩定(ding)性。
試驗材料及方法
1.試驗材料的成分
試(shi)驗材料(liao)為GMH20 鋼(gang)(gang)、PH25 鋼(gang)(gang)、DIEVAR 鋼(gang)(gang)和H13 鋼(gang)(gang)，4種材料(liao)分(fen)別加工成拉伸、沖擊和熱穩(wen)定性硬(ying)度(du)試(shi)樣，試(shi)驗材料(liao)的化(hua)學(xue)成分(fen)如表1 所示。
2.試驗方法
常(chang)溫沖(chong)擊采用V 型(xing)(xing)缺口(kou)矩形試(shi)(shi)樣，沖(chong)擊試(shi)(shi)樣為10 mm × 10 mm × 55 mm，按照GB/T 229-2007《金屬(shu)夏比缺口(kou)沖(chong)擊試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)》測(ce)定(ding)，沖(chong)擊試(shi)(shi)驗在(zai)ZBC230Z-B 型(xing)(xing)沖(chong)擊試(shi)(shi)驗機上進行。拉(la)伸試(shi)(shi)驗在(zai)CMT5305 型(xing)(xing)萬能(neng)試(shi)(shi)驗機上進行，試(shi)(shi)棒(bang)(bang)選(xuan)用 10 拉(la)伸試(shi)(shi)棒(bang)(bang)。用Neophot30 型(xing)(xing)金相顯微鏡觀察顯微組織。用HRS-150 型(xing)(xing)數顯洛(luo)氏硬度計測(ce)定(ding)硬度。4 種材料力學(xue)性能(neng)的熱處理工(gong)藝為：1020 ℃直(zhi)接氣冷淬(cui)火(huo)，560 ℃和595 ℃各回火(huo)3 h。
熱(re)(re)穩定性是熱(re)(re)作模(mo)具鋼(gang)(gang)的(de)主要性能之(zhi)一，它反映了模(mo)具鋼(gang)(gang)在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)下工(gong)作時抗軟化的(de)能力，關系到(dao)鋼(gang)(gang)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性能。4 種試驗(yan)鋼(gang)(gang)材屬于H13 鋼(gang)(gang)類的(de)熱(re)(re)作模(mo)具鋼(gang)(gang)，主要用(yong)作鋁合金壓鑄模(mo)材料。鋁合金的(de)熔點一般在(zai)600 ℃左右，如坯料在(zai)模(mo)具型(xing)腔內流動(dong)，溫(wen)(wen)度(du)會更高(gao)(gao)。因此，熱(re)(re)穩定性試驗(yan)溫(wen)(wen)度(du)選擇為610 ℃。本(ben)試驗(yan)的(de)加熱(re)(re)爐為YFX10/13Q-GC 高(gao)(gao)溫(wen)(wen)箱(xiang)(xiang)式電(dian)阻爐，試樣(yang)尺寸(cun)為15 mm × 15 mm × 10 mm。試樣(yang)采(cai)用(yong)1020 ℃先預冷再氣冷淬火(huo)(huo)，560 ℃、590 ℃兩次回火(huo)(huo)后，放(fang)入(ru)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)箱(xiang)(xiang)式爐中(zhong)，進行610 ℃回火(huo)(huo)，回火(huo)(huo)時間分(fen)別為2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、15 h 和20 h。測定不(bu)同(tong)保溫(wen)(wen)時間后的(de)試樣(yang)硬度(du)，并(bing)繪制曲線。
3.結論
(1) GMH20 鋼、PH25 鋼的力學性能優于H13鋼，接近DIEVAR 鋼，尤其是GMH20 鋼，力學性能與DIEVAR 鋼十分接近。GMH20、PH25 和DIEVAR鋼的塑性明顯優于H13 鋼，這主要是因為3 種鋼與H13 鋼的化學成分相比，Si 的含量大大降低，而Mo的含量增加，這種成分的變化，可提高鋼的塑性和韌性。Si 含量的降低，可以提高鋼的塑性，DIEVAR 鋼的Si 含量最低，所以其塑性最好。綜合來看，DIEVAR 鋼和GMH20 鋼的力學性能最好。
(2) 在(zai)610 ℃長時間保溫時，GMH20 鋼和(he)PH25鋼熱穩定性(xing)變化趨勢十分接近，曲線幾乎(hu)重(zhong)合；隨著保溫時間的(de)延長，4種鋼材的(de)硬度趨于相同，約(yue)為35 HRC。