Έρευνα για τις ιδιότητες πολλών χάλυβων θερμής μήτρας
Δοκιμάστηκαν οι μηχανικές ιδιότητες και η θερμική σταθερότητα των χάλυβων θερμής μήτρας εργασίας GMH20, PH25, DIEVAR και H13. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η πλαστικότητα και η σκληρότητα του χάλυβα GMH20, του χάλυβα PH25 και του χάλυβα DIEVAR είναι προφανώς καλύτερες από τον χάλυβα H13 μετά από θερμική επεξεργασία κενού με την ίδια διαδικασία. Συνολικά, ο χάλυβας GMH20 και DIEVAR έχουν τις καλύτερες μηχανικές ιδιότητες. Επιπλέον, με την επέκταση του χρόνου συγκράτησης στους 610 μοίρες, η σκληρότητα αυτών των τεσσάρων ειδών χάλυβα πλησιάζει όλο και περισσότερο, περίπου 35 HRC.
Ο χάλυβας H13 είναι ένας πολύ ευρέως χρησιμοποιούμενος χάλυβας μήτρας θερμής εργασίας στην Κίνα. Επί του παρόντος, η μέθοδος κράματος χαμηλού Si και υψηλού Mo είναι μια τάση ανάπτυξης βελτιωμένου χάλυβα H13. Τα πλεονεκτήματα της μείωσης του Si είναι: (1) μείωση ∧ σχήματος ή ∨ διαχωρισμού σχήματος. (2) ομογενοποίηση της μακροοργανώσεως. (3) αραίωση δενδριτών μικροστερεοποιημένης δομής. (4) Μειώστε την υπερψύξη των εξαρτημάτων στη διεπιφάνεια στερεοποίησης κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης. (5) Μειώστε τα ευτηκτικά καρβίδια. (6) Εξευγενισμός κρυστάλλων ωστενίτη. (7) Βελτιώστε την πλαστικότητα και τη σκληρότητα. (8) Μειώστε τον ρυθμό διάδοσης ρωγμών λόγω κόπωσης σε υψηλή θερμοκρασία. (9) Μειώστε τον ρυθμό διάδοσης της ρωγμής ερπυσμού. (10) Αναστέλλει τον μετασχηματισμό μπαινίτη κατά την ψύξη σβέσης. (11) Βελτιώστε την αντίσταση στη θερμική πυρόλυση. Τα πλεονεκτήματα της αύξησης του Mo είναι: (1) η βελτίωση της σκληρυνσιμότητας, η αναστολή της καθίζησης του μετασχηματισμού του καρβιδίου και του μπαινίτη στα όρια των κόκκων. (2) Βελτιώστε την αντίσταση στη σκλήρυνση. (3) Αύξηση της αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία και της αντοχής ερπυσμού σε υψηλή θερμοκρασία. (4) Βελτιώστε την αντίσταση στη θερμική πυρόλυση. (5) Βελτιώστε την ανθεκτικότητα. (6) εξευγενισμός ευτηκτικού καρβιδίου και ομοιόμορφη κατανομή καρβιδίου. Κατά τη μελέτη των ιδιοτήτων υψηλής θερμοκρασίας του χάλυβα μήτρας θερμής εργασίας, πολλοί μελετητές χρησιμοποιούν δοκιμές θερμικής σταθερότητας για να χαρακτηρίσουν την ικανότητα του υλικού να διατηρεί οργανωτική σταθερότητα και τις αλλαγές στις μηχανικές ιδιότητες όπως η σκληρότητα και η αντοχή όταν εργάζονται σε υψηλές θερμοκρασίες.
Ο χάλυβας DIEVAR, ο χάλυβας GMH20 και ο χάλυβας PH25 ανήκουν στον βελτιωμένο χάλυβα H13 με χαμηλό Si και υψηλό Mo. Τώρα τα τρία είδη χάλυβα και χάλυβα H13 υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία μαζί, χρησιμοποιώντας την ίδια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας για να συγκρίνουν τη σκληρότητα, τις μηχανικές ιδιότητες, την αντοχή σε κρούση και τη θερμική σταθερότητα των τεσσάρων ειδών χάλυβα.
Υλικά και μέθοδοι δοκιμής
1. Δοκιμάστε τη σύνθεση του υλικού
Τα υλικά δοκιμής ήταν χάλυβας GMH20, χάλυβας PH25, χάλυβας DIEVAR και χάλυβας H13. Τα τέσσερα υλικά υποβλήθηκαν σε επεξεργασία σε δείγματα σκληρότητας εφελκυσμού, κρούσης και θερμικής σταθερότητας αντίστοιχα. Η χημική σύνθεση των υλικών δοκιμής φαίνεται στον Πίνακα 1.
2. Μέθοδος δοκιμής
Το ορθογώνιο δείγμα εγκοπής σχήματος V χρησιμοποιήθηκε για κρούση σε θερμοκρασία δωματίου και το δείγμα κρούσης ήταν 10 mm × 10 mm × 55 mm, το οποίο μετρήθηκε σύμφωνα με το GB/T 229-2007 "Metal Charpy Notch Impact Method", και η δοκιμή πρόσκρουσης πραγματοποιήθηκε σε μηχανή δοκιμής κρούσης τύπου ZBC230Z-B. Η δοκιμή εφελκυσμού πραγματοποιήθηκε στη μηχανή δοκιμής γενικής χρήσης CMT5305 και επιλέχθηκαν 10 ράβδοι δοκιμής εφελκυσμού. Η μικροδομή παρατηρήθηκε με μεταλλογραφικό μικροσκόπιο Neophot30. Η σκληρότητα προσδιορίστηκε από τον ελεγκτή σκληρότητας της ψηφιακής οθόνης HRS{10}} Rockwell. Η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας των μηχανικών ιδιοτήτων των τεσσάρων υλικών είναι: άμεση ψύξη αέρα στους 1020 βαθμούς και σκλήρυνση στους 560 βαθμούς και 595 βαθμούς για 3 ώρες.
Η θερμική σταθερότητα είναι μία από τις κύριες ιδιότητες του χάλυβα μήτρας θερμής εργασίας, η οποία αντανακλά την ικανότητα του χάλυβα μήτρας να αντιστέκεται στη μαλάκυνση όταν εργάζεται σε υψηλή θερμοκρασία και σχετίζεται με την απόδοση του χάλυβα σε υψηλή θερμοκρασία. 4 είδη δοκιμαστικών χάλυβων ανήκουν στους χάλυβες θερμής εργασίας κατηγορίας H13, που χρησιμοποιούνται κυρίως ως υλικά χύτευσης από κράμα αλουμινίου. Το σημείο τήξης του κράματος αλουμινίου είναι γενικά περίπου 600 βαθμοί Κελσίου, και εάν το μπιλιέτα ρέει στην κοιλότητα του καλουπιού, η θερμοκρασία θα είναι υψηλότερη. Ως εκ τούτου, η θερμοκρασία δοκιμής θερμικής σταθερότητας επιλέχθηκε στους 610 βαθμούς. Ο κλίβανος θέρμανσης αυτής της δοκιμής είναι YFX10/13Q-GC κλίβανος αντίστασης κιβωτίου υψηλής θερμοκρασίας και το μέγεθος του δείγματος είναι 15 mm × 15 mm × 10 mm. Τα δείγματα προψύχθηκαν στους 1020 βαθμούς και μετά ψύξαν με αέρα, σκληρύνθηκαν δύο φορές στους 560 βαθμούς και 590 βαθμούς και στη συνέχεια τοποθετήθηκαν σε κλίβανο κουτιού υψηλής θερμοκρασίας για χρόνο σκλήρυνσης 610 μοιρών 2 h, 4 h, 6 h, 8 h, 10 h, 15 h και 20 h, αντίστοιχα. Μετρήθηκε η σκληρότητα του δείγματος μετά από διαφορετικό χρόνο διατήρησης και σχεδιάστηκε η καμπύλη.
3. Συμπέρασμα
(1) Οι μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα GMH20 και του χάλυβα PH25 είναι καλύτερες από τον χάλυβα H13 και κοντά στον χάλυβα DIEVAR, ειδικά στον χάλυβα GMH20, και οι μηχανικές ιδιότητες είναι πολύ κοντά στον χάλυβα DIEVAR. Η πλαστικότητα του χάλυβα GMH20, PH25 και DIEVAR είναι σημαντικά καλύτερη από αυτή του χάλυβα H13, κυρίως επειδή η περιεκτικότητα σε Si είναι πολύ μειωμένη σε σύγκριση με τη χημική σύνθεση του χάλυβα H13 και η περιεκτικότητα σε Mo είναι αυξημένη, και αυτή η αλλαγή στη σύνθεση μπορεί να βελτιώνει την πλαστικότητα και την σκληρότητα του χάλυβα. Η μείωση της περιεκτικότητας σε Si μπορεί να βελτιώσει την πλαστικότητα του χάλυβα και ο χάλυβας DIEVAR έχει τη χαμηλότερη περιεκτικότητα σε Si, επομένως η πλαστικότητά του είναι η καλύτερη. Συνολικά, ο χάλυβας DIEVAR και ο χάλυβας GMH20 έχουν τις καλύτερες μηχανικές ιδιότητες.
(2) Στις 610 μοίρες για μεγάλο χρονικό διάστημα, η τάση αλλαγής της θερμικής σταθερότητας του χάλυβα GMH20 και του χάλυβα PH25 είναι πολύ κοντά και οι καμπύλες σχεδόν συμπίπτουν. Με την επέκταση του χρόνου συγκράτησης, η σκληρότητα των τεσσάρων ειδών χάλυβα τείνει να είναι η ίδια, περίπου 35 HRC.
