不同淬火工艺对D2耐磨板组织与性能的影响

  D2耐磨板是一种高碳高铬莱氏体型冷作模具钢,其特点是:含碳量高、合金元素多,钢中存在大量的碳化物,具有高硬度、高耐磨性、良好韧性及优良的抗变形性能。但脆性大,变形抗力大,锻造温度范围较窄,脱碳倾向大。为此,研究了淬火温度和冷却方式对D2耐磨板组织和性能影响,获得D2耐磨板最佳淬火工艺,对于D2耐磨板的开发应用,具有重要意义。

  显然试验钢中的Si、W和Cr与标准的D2(Cr12MoVCo)耐磨板的化学成分有相当大的不同,其中Si的含量达到1.1%,而标准的D2耐磨板只含常规的Si量,试验钢中还加入了一定量的W,同时还把Cr量降低。

  将棒材坯料采用线切割机加工成10mm×10mm×10mm若干小试样在实验室马弗炉进行淬火加热试验。为了保证试样的原始组织一致而不影响淬火的硬化特性,对所有用于淬火加热试验的试样都在860℃保温15min,水冷至400℃,马上在730℃保温60~90min,出炉空冷,进行预冷球化退火处理。将之前经过退火处理的试样分成9组,淬火温度分别采用960、980、1000、1020、1040、1060、1080、1100、1120℃。将实验室马弗炉升温到上述选定的淬火温度后保温10min以保证炉温恒定,为了使被加热的试样温度准确一致,将试样放入炉中热电偶附近区域,保温40min后取出,进行不同加热温度和不同冷却方式(水冷、油冷、雾冷、空冷)的淬火处理。结果表明:

  (1)D2耐磨板随着淬火温度的升高,不同冷却方式都会有硬度峰值。980℃淬火时,4种冷却方式都出现硬度峰值。油冷条件下,在1020℃淬火出现第二个硬度峰值。当采用雾冷和风冷时,其第二个峰值在1040℃左右淬火出现。
  (2)在980~1040℃温度区间内,马氏体中饱和的碳和合金元素达到适中的程度,淬火冷却速度慢时,基体中的残留奥氏体量较少,试样硬度主要受马氏体中的碳和合金元素含量的影响。
  (3)在980~1040℃温度区间内,淬火冷速越慢,碳和合金元素有足够的时间进行析出,淬火加热温度越高,溶解的碳和合金元素越多,冷却析出的细小碳化物越多,产生更高的析出强化。采用雾冷方式冷却,D2耐磨板不出现淬火裂纹,适合应用于D2钢的淬火冷却工艺。