耐沖擊工具鋼的用途比較廣泛,例如沖頭、鑿子、沖壓模、剪切刀具和沖擊切削刀片等,既要有高的耐沖擊性和較高的硬度,又要有高的耐磨性和較好的耐熱性。5CrW2Si鋼和6CrW2Si鋼是典型的耐沖擊工具鋼,但是,在有些應(yīng)用條件下,這些典型的耐沖擊工具鋼耐磨性或耐熱性明顯不足,常常改選高合金熱作磨具鋼代替,而國(guó)外的低中合金耐沖擊工具鋼品種很多,為此,本項(xiàng)目研究6CrW2MoVSi鋼熱處理組織結(jié)構(gòu)及硬度特性,為該鋼的熱處理工藝制定及生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。
實(shí)驗(yàn)材料成分如表1所示。實(shí)驗(yàn)材料以150kg感應(yīng)爐熔煉,鑄錠后鍛造成Φ75mm圓鋼,經(jīng)1100~900℃熱軋加工成80mm×10mm扁鋼,然后加工成20mm×14mm×10mm試樣。試樣的退火、淬火、回火均在2.5kVA電阻爐中進(jìn)行,退火溫度820℃,加熱2.5h后隨爐冷至室溫;淬火實(shí)驗(yàn)溫度范圍為850~1100℃,加熱保溫時(shí)間為23min,油介質(zhì)冷卻;用850、930、950、1050和1100℃淬火后試樣回火,溫度范圍160~610℃,回火時(shí)間為2.5h。用Olympus光學(xué)顯微鏡和Philips-XL30型掃描電鏡分析顯微組織,用D/Max-3A X射線衍射儀進(jìn)行碳化物相分析。
表1 6CrW2MoVSi鋼的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)
C
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Si
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Mn
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Cr
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W
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Mo
|
V
|
Ni
|
Fe
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0.56
|
0.62
|
0.34
|
1.42
|
2.21
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0.95
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0.53
|
0.29
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余量
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6CrW2MoVSi鋼熱處理顯微組織細(xì)化均勻,退火后碳化物平均尺寸0.6μm;淬火后鋼中馬氏體以板條狀馬氏體為主,并有少量針狀馬氏體,經(jīng)950℃淬火后針狀尺寸小于2.5μm。實(shí)驗(yàn)鋼硬度隨淬火溫度升高而升高共分3段,在910~980℃范圍淬火,硬度升高隨淬火溫度上升的趨勢(shì)減緩。在較高溫度淬火后,回火出現(xiàn)低溫和高溫兩個(gè)回火沉淀硬化區(qū),220~240℃回火,沉淀硬化的硬度為54~58HRC;540~570℃回火,沉淀硬化的硬度為52~56HRC。對(duì)照相平衡計(jì)算結(jié)果,熱處理過(guò)程的相組成比平衡態(tài)滯后,依次,可以分析其顯微組織及硬度特征。