Исследование свойств нескольких сталей для горячей обработки штампов.
Были протестированы механические свойства и термическая стабильность сталей для горячей обработки штампов GMH20, PH25, DIEVAR и H13. Результаты показывают, что пластичность и твердость стали GMH20, стали PH25 и стали DIEVAR явно лучше, чем сталь H13 после вакуумной термообработки с использованием того же процесса. В целом, сталь GMH20 и DIEVAR обладают лучшими механическими свойствами. Кроме того, с увеличением времени выдержки до 610 градусов твердость этих четырех видов стали становится все ближе и ближе, около 35 HRC.
Сталь H13 является очень широко используемой сталью для штампов для горячей обработки в Китае. В настоящее время метод легирования низким содержанием кремния и высоким содержанием молибдена является тенденцией развития улучшенной стали Н13. Преимущества снижения Si заключаются в следующем: (1) уменьшение ∧ формы или ∨ сегрегации формы; (2) гомогенизировать макроорганизацию; 3) истонченные дендриты микрозатвердевшей структуры; (4) Уменьшить переохлаждение компонентов на границе затвердевания во время затвердевания; (5) Уменьшить количество эвтектических карбидов; (6) Очистка кристаллов аустенита; (7) улучшить пластичность и прочность; (8) Уменьшите скорость распространения высокотемпературных усталостных трещин; (9) Уменьшить скорость распространения трещин ползучести; (10) Подавить превращение бейнита во время закалочного охлаждения; (11) Повышение устойчивости к термическому растрескиванию. Преимущества увеличения Mo заключаются в следующем: (1) улучшение прокаливаемости, подавление выделения зернограничных карбидов и бейнитного превращения; (2) Улучшение стойкости к отпуску; (3) Увеличение прочности при высоких температурах и прочности на ползучесть при высоких температурах; (4) Улучшите стойкость к термическому растрескиванию; (5) Повышение прочности; (6) эвтектическое измельчение карбидов и равномерное распределение карбидов. При изучении высокотемпературных свойств стали для горячей обработки штампов многие ученые используют тесты на термическую стабильность, чтобы охарактеризовать способность материала сохранять организационную стабильность и изменения механических свойств, таких как твердость и прочность, при работе при высоких температурах.
Сталь DIEVAR, сталь GMH20 и сталь PH25 относятся к улучшенной стали H13 с низким содержанием кремния и высоким содержанием молибдена. Теперь три вида стали и сталь H13 подвергаются совместной термической обработке с использованием одного и того же процесса термообработки для сравнения твердости, механических свойств, ударной вязкости и термической стабильности четырех видов стали.
Материалы и методы испытаний
1. Проверьте состав материала
Материалами для испытаний были сталь GMH20, сталь PH25, сталь DIEVAR и сталь H13. Из четырех материалов были получены образцы твердости на растяжение, ударную вязкость и термостойкость соответственно. Химический состав исследуемых материалов приведен в таблице 1.
2. Метод испытания
Прямоугольный образец с V-образным надрезом использовался для удара при комнатной температуре, и ударный образец имел размеры 10 мм × 10 мм × 55 мм, которые были измерены в соответствии с GB/T 229-2007 «Метод испытания на удар по металлу с надрезом Шарпи», Испытание на удар проводилось на машине для испытания на удар типа ZBC230Z-B. Испытание на растяжение проводилось на универсальной испытательной машине CMT5305, было выбрано 10 стержней для испытания на растяжение. Микроструктуру наблюдали с помощью металлографического микроскопа Neophot30. Твердость определяли твердомером Роквелла с цифровым дисплеем HRS-150. Процесс термообработки механических свойств четырех материалов: закалка прямым воздушным охлаждением при температуре 1020 градусов и отпуск при температуре 560 градусов и 595 градусов в течение 3 часов.
Термическая стабильность является одним из основных свойств штамповой стали для горячей обработки, которое отражает способность штамповой стали противостоять размягчению при работе при высоких температурах и связано с высокотемпературными характеристиками стали. 4 вида испытательных сталей относятся к сталям для горячей обработки класса H13, которые в основном используются в качестве материалов для литья под давлением из алюминиевых сплавов. Температура плавления алюминиевого сплава обычно составляет около 600 градусов Цельсия, и если заготовка течет в полости формы, температура будет выше. Поэтому температура испытания на термостабильность была выбрана равной 610 градусам. Нагревательная печь для этого испытания представляет собой высокотемпературную камерную печь сопротивления YFX10/13Q-GC, а размер образца составляет 15 мм × 15 мм × 10 мм. Образцы были предварительно охлаждены до 1020 градусов, а затем охлаждены на воздухе, дважды закалены при 560 градусах и 590 градусах, а затем помещены в высокотемпературную камерную печь на 610 градусов, время отпуска 2 часа, 4 часа, 6 часов, 8 часов. ч, 10 ч, 15 ч и 20 ч соответственно. Измерили твердость образца после различного времени выдержки и построили кривую.
3. Заключение
(1) Механические свойства стали GMH20 и стали PH25 лучше, чем у стали H13, и близки к стали DIEVAR, особенно стали GMH20, а механические свойства очень близки к стали DIEVAR. Пластичность стали GMH20, PH25 и DIEVAR значительно лучше, чем у стали H13, главным образом потому, что содержание Si значительно снижено по сравнению с химическим составом стали H13, а содержание Mo увеличено, и это изменение состава может улучшить пластичность и вязкость стали. Уменьшение содержания Si может улучшить пластичность стали, а сталь DIEVAR имеет самое низкое содержание Si, поэтому ее пластичность является лучшей. В целом, сталь DIEVAR и сталь GMH20 обладают лучшими механическими свойствами.
(2) При температуре 610 градусов в течение длительного времени тенденция изменения термической стабильности стали GMH20 и стали PH25 очень близка, и кривые почти совпадают; С увеличением времени выдержки твердость четырех видов стали становится одинаковой и составляет около 35 HRC.
