第42卷第10期
2017年
10月
金属热广理
HEAT TREATMENT OF METALS
Vol.42 No.10 October 2017
热处理工艺对新型高热稳定性热作模具钢组织与性能的影响
高华耀12，马党参，周健，迟宏宵，金青林
（1.昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明650093；
2.钢铁研究总院特殊钢研究所，北京100081）
摘要：采用OM、SEM和硬度测试等手段，研究了热处理工艺对5Cr4NiMo2VCo钢和H13钢热作模具钢的组织及性能的影响。结果表明：在相同的萍火温度下5Cr4NiMo2VCo钢的率火硬度高于H13钢，随率火温度升高，碳化物溶解较多，当萍火温度高于1030℃ 时，晶粒粗化速率明显增加，率火温度应不超过1030℃;5Cr4NiMo2VCo钢的回火硬度均高于H13钢，两钢的二次硬化峰值温度均
为510C，5Cr4NiMo2VCo钢的二次硬化峰值硬度高出H13钢3.7HRC：在高温阶段，5Cr4NiMo2VCo钢具有更好的回火稳定性关键词：热作模具钢；萍火；二次硬化；回火稳定性
5文献标志码：A
文章编号：0254-6051(2017)10-0091-06
中图分类号：TG142.45
Effectofheattreatmentprocessonmicrostructureandpropertiesofnew
highthermal stabilityhotworkingdie steel Gao Huayao'2, Ma Dangshen’, Zhou Jian’, Chi Hongxiao’, Jin Qinglin
(1. College of Materials Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan 650093, China :
2. Institute for Special Steels, Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China)
Abstract: The influence of heat treatment on microstructure and properties of hot working die steel H13 and 5Cr4NiMo2VCo were studied by OM, SEM and hardness test. The results show that, the quenching hardness of the 5Cr4NiMo2VCo steel is higher than that of the H13 steel at the same quenching temperature;when the quenching temperature is above 1030 °C , the grain coarsening rate is increased significantly, so that the quenching temperature should not exceed 1030 C. The tempering hardness of the 5Cr4NiMo2VCo steel is higher than the H13 steel, and the secondary hardening peak temperatures of the two steels are the same as 51o °C , but the secondary hardening peak hardness of the 5Cr4NiMo2VCo steel is 3. 7 HRC higher than that of the H13 steel. The 5Cr4NiMo2VCo steel has better tempering stability at higher temperingtemperature.
Keywords : hot working die steel; quenching; secondary hardening; tempering stability
热作模具钢主要用于制作热锻模、压铸模、热挤压
模等。这些模具在工作时除广承受高温高载荷外，还要承受激热激冷[1-2]。通常需要保证钢材具有良好的强度、硬度、耐磨性、抗冷热疲劳性能等。H13钢是使用范围较产的热作模具钢，综合性能优良，但便用温度不宜超过600℃，当便用温度过高时，材料内部组织变化导致硬度下降，模具发生变形，无法修复。这就要求开发具有高热稳定性的热作模具钢，以降低材料在使用过程中的软化程度[3」，同时也进一步提高材料的热疲劳性能[4-5]
提高热作模具钢热稳定性的重要方法是进行合金
成分优化，通过降低Cr含量可以避免材料回火时以 Cr为主的M,,C。型碳化物粗化,并延缓组织的回复和
收稿日期：2017-04-05
作者简介：高华罐（1990一），男，硕士研究生，主要研究方向是工模具钢的研制与开发，联系电话：010-62182762，E-mail；gaohuayaol21@163
com。通讯作者：马党参，E-mail；m2762@163.com DOI;10. 13251/j. issn. 0254-6051. 2017. 10. 019
方方数据
再结晶速度，由此提高模具钢的回火稳定性[6]。代表性钢种如含3%Cr的QRO90钢[7]和H10钢.较H13 钢有更好热强性和回火稳定性。另外，提高H13钢中的Mo含量和适当降低V含量，在回火过程中，可推退 MC型碳化物向M,3C。碳化物的转变温度。本文在上述思路的基础上，通过提高C含量并添加适量Co进一步增加热强性和高温强度，添加Ni元素使得新钢种有一定率透性和韧性，由钢铁研究总院开发的新型热作模具钢，命名为5Cr4NiMo2VCo钢。该钢具有优异的强要和热稳定性能，适用于制造温度较高，与件接触时间长，不容易引起热变形塌陷或热磨损失效的模具。
本文通过率火、回火热处理工艺调整钢中强化相的形态、尺寸、分布及其体积分数，并研究新钢种热处理过程中的组织、碳化物演变规律，并与传统的H13
钢作对比，从而改善其性能。 1
试验材料与方法
试验材料为5Cr4NiMo2VCo和H13钢，采用非真