热作模具钢SDCM热稳定性研究.pdf

第37卷第4期
上海金属
Vol 37, No 4
442015年7月
SHANGHAI METALS
July, 2015
热作模具钢SDCM热稳定性研究
何明锭李爽吴晓春
(上海大学材料科学与工程学院,上海200072)
【摘要】对比研究了热作模具钢SDCM钢和H13钢在600℃和650℃下的热稳定性能。
利用金相显微镜、担描电镜和X射线衍射仪分析了SDCM钢在热稳定性试验中的微观组织变
化。结果表明:SDCM钢较H13钢热稳定性更好;随着保温时间增加,钢中位错密度降低,且钢
硬度与位错密度有直接关系;SDCM钢中VC保持稳定,主要析出M2C。碳化物。
关键词)热作模具钢热稳定性位错密度破化物
THERMAL STABILITY OF SDCM HOT WORK
TOOL STEEL
He Mingding Li Shuang Wu Xiaochun
School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China)
Abstract) Thermal Stability of SDCM and H13 hot work tool steel at 600 C and 650 C was
studied. The microstructure evolution of SDCM during tempering was investigated by means of OM
SEM and XRD. The results showed that SDCM steel showed better temper resistance than H13 steel
With tempering time increasing, the decease of dislocation density in SDCM was consistent with the
decrease of its hardness. During tempering, VC carbide in SDCM remained steadily and the main
precipitate was M2y Co
Key words] Hot Work Tool Steel, Thermal Stability, Dislocation Density, Carbides
为适应汽车轻量化、降低燃油消耗、减少污染度和热疲劳抗力等性能指标。目前应用较为广泛
物排放和提高汽车碰撞安全性的要求,汽车用高的是H3热作模具钢,但其工作温度不能高于
强度钢板的使用比重越来越大。但受高强钢板材600℃3
强度的提高,传统的冷冲压工艺在成型过程中容
针对热冲压技术的实际工况,对比国内外先
易产生破裂现象,无法满足高强度钢板的加工工进模具钢,上海大学开发了专用模具材料
艺要求。在无法满足成型条件的情况下,目前国 SDCML4I。本文主要对比了SDCM钢和H3钢的
际上正逐淅研究超髙强度钢板的热冲压成形技热稳定性,并重点研究了SDCM钢微观结构与热
术。热冲压成型又称模内淬火,零件在模具内成稳定性之间关系。
型并淬火,热冲压模具直接影响零件质量以及生
试验材料和方法
产效率12?。
1.1试验材料
热冲压模具是在高温高压下长期工作,并伴
试验材料SDCM经过感应熔炼、电渣重熔后
随着强烈的冲击与摩擦。热稳定性是热作模具钢再经高温均质化后锻造成60mmx60mm的方
的主要性能之一,它反映了模具钢在高的工作温料、并经超细化处理。对比材料H3采用市售的
度下抗软化的能力,关系到钢的高温硬度、高温强宝钢SWPH13钢。两者化学成分如表1所示
作者简介:何明锭,男,主要从事模具钢开发与研究工作,Email:mingdinghe@gmail.com
第4期
何明锭等:热作模具钢SDCM热稳定性研究
表1试验材料化学成分(质量分数
Table 1 Chemical composition of tested steel(mass fraction)
%
牌号
C
Si
Mo
H13
0.37~0.42
0.8~1.0
0.2~0.5
5~5.5
1.2~1.75
0.8~1.2
SDCM
0.45~0.48
0.3~0.5
0.60~0.80
50~2,70
2.10-2.40
0.80~1.00
1.2试验方法
将15mmx15mmx15mm块状试样在1030℃
56
淬火,分别经300、400、450、500、520、540、560、
580、600、620、640℃回火保温2h,回火两次后,
测试其硬度。
块状试样经1030℃淬火后经不同温度回火
以使硬度均调整至50HRC左右。再加热至热稳
定性温度600℃和650℃,分别保温1、2、3、4、5、
- SDCMI
-H3
6、8、10、12、14、16、18、20、22、24h后,测试其硬度
值,并进行微观组织结构研究。用 HBRVU2187.5
400
60
型硬度计测试洛氏硬度,每个试样取5点平均值。
回火温度/℃
碳化物电解萃取采用KIMC的方法,电解质
图1两种钢的回火硬度曲线
为每100ml水15g柠檬酸钠、1.2g溴化钾、30gFi:1 Hardness of the two steels tempered twice for
柠檬酸,电解电压3v?。XRD试验使用日本理
2 h at different temperatures
学公司Dmax-2200X射线衍射仪,测定块体金属2.2热稳定性
样品和电解萃取碳化物X射线衎射谱线,Cu-Ka
SDCM钢、H13钢分别在600℃和650℃下
辐射,管电压40kV,管电流40mA,扫描方式为步保温不同时间后的硬度值见图2。可以看出随回
进,步长0.01,扫描时间3。采用尼康IV150火保温时间的延长,SDCM、H13的硬度均呈逐渐
型光学显微镜和卡尔募司 Supera40A型扫描电下降趋势,这与钢中合金元素固溶量的减少,合金
镜(SEM)分析微观组织形貌。
碳化物的析出和聚集行为以及高位错密度马氏体
试验结果与分析讨论
结构回复速度有关的。尽管保温前两者的初始硬
2.1回火硬度曲线
度值均为50HRC,但H13钢的硬度下降幅度更
图1为SDCM钢、H13钢在1030℃淬火下
大。在相同温度下保温,两者的硬度差值随着回
于不同温度回火后的硬度曲线。由图可以看出,火时间的延长逐渐增加。600℃保温24h后,
SDCM铜虽然在400~5s60℃回火时硬度略低于SDCM钢和H13钢的硬度值分別下降了SHRC和
H13钢,但在更高温度回火时(大于540℃)硬度15HRC;650℃保温24h后,两者则分别下降了
高于H13钢,表现出更好的回火抗性。 Medvedeva
12.5HRC和25.5HRC。即SDCM钢表现出了更
延级碳化物溶解,使得在较高回火温度下基体中果一零勾火软化能力,这与回火硬度曲线试验结
A等研究表明热作模具钢中较低的i