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DC53在热处理方面的要点

2015-03-12 16:58

DC53回火特性及冲击韧性研究


对特种冷作模具钢DC53在不同回火温度下硬度和冲击韧性的变化情况作了研究,结果表明,DC53在200℃左右回火时,既可保持较高的硬度,又具有较好的冲击韧性,适合于制造精密冲模、修整模和冷轧辊轮,要求耐磨损、高韧性的模具工作零件。

一、DC53的基本性能 (DC53在热处理中的要点)


DC53是在SKD11(Crl2MoV)基础上改进的冷作模具钢,常规热处理条件下,残余奥氏体几乎全部分解,一般可省略深冷处理,在较强硬度下仍可保持较高的韧性。
DC53经1040℃淬火和520~530℃高温回火后,硬度HRC可达62~63,韧性为Crl2MoV的两倍,是目前常用的冷作模具钢中最高的,且切削性、磨削性较好,电加工变质层残余应力小,残余奥氏体极少,碳化物细小并分布均匀。
因模具受力情况较复杂,有些模具工作零件需具备一些特殊的力学性能,若按标准的热处理工艺往往无法达到理想的工作性能要求,需通过热处理对硬度、韧性和耐磨性等基本特性作适当调整,以达到模具最佳工作状态.淬火温度和回火温度则是热处理的主要工艺参数,本文着重研究DC53的回火特性。

二、实验设计 (DC53在热处理中的要点)


实验中,对DC53热处理规范略作一些变化,适当调整了淬火温度,回火温度取6档,即100℃,200℃,300℃,400℃,500℃,600℃。100℃回火选用101-2型干燥箱进行加热,其余采用SX-25-12型箱式电阻炉加热,每个回火温度取两个试样。
硬度测试选用金属洛氏硬度试验,在常温下进行,采用HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计。
冲击试验采用10mm×10mm×55mm无缺口试样,在JB30B冲击试验机上进行,冲击能量为0.3KN.m或0.15KN.m。
实验结果与分析
1、硬度值
对每个试样各取3个不同位置点测硬度,得出各回火温度下的硬度值,综合各试样的硬度值,DC53在100~500℃回火时,硬度值变化并不大;在400℃中温回火时硬度略高,标准热处理回火后的硬度峰值一般在520℃左右;在600℃高温回火后,硬度大幅下降,平均HRC硬度值仅为52.4,故回火温度不宜太高。
2、冲击韧性
回火后,磨去试样表面的氧化脱碳层,测出不同回火温度下各试样的冲击值,综合各试样的冲击值,DC53在200℃回火时,平均冲击值达到60J/cm2以上.在500℃回火时,冲击韧性较差,表现出一定的高温回火脆性.600℃以上回火冲击韧性很好,但硬度大为下降,达不到使用要求.

三、实验结果分析 (DC53在热处理中的要点)
 



实验结果表明,DC53总体回火稳定性较好,在一定回火温度范围内,硬度和冲击值变化不大;在400~500℃回火时韧性大幅度下降,出现回火脆性现象;在600℃回火时,试样的韧性很高,冲击值达到85J/cm2,但硬度大幅下降.在生产中,对于一些硬度、耐磨性要求不太高而韧性要求较高的冷作模具可采用高温回火;对硬度要求较高,同时又要具有较高韧性的冷作模具,宜采用200℃左右的低温回火.其他回火温度下的硬度和冲击值可采用合适的计算方法(如插值法、函数逼近等)预测,再用实验验证.淬火态试样中碳化物呈断续细带状分布,200℃回火后碳化物呈均匀分布,且组织内几乎不存在大块状碳化物,故韧性较好.从断口形貌看,200℃回火组织断口的解理台阶远少于淬火态试样,5000倍金相中的断口有一些小而浅的韧窝,显示其有一定的韧性.回火后,残余奥氏体转变较充分,碳化物细小并分布均匀,使韧性增加.

四、结论 (DC53在热处理中的要点)
 



1、适当调整淬火温度后,DC53在200℃回火时硬度和冲击韧性都较高;在400~500℃回火时硬度较高,韧性大幅度下降;在600℃回火时冲击韧性很高,硬度显著下降.
2、形状复杂的精密冲模、修整模、冷轧辊轮等工模具宜采用低温回火工艺,以使模具工作零件获得高硬度、高韧性、耐磨性好、强度高,可有效延长模具寿命,防止过度磨损、变形、开裂等早期失效现象.
3、受冲击载荷较大的复杂模具可采用低淬高回工艺,以得到较高的冲击韧性,防止模具产生脆性断裂现象.


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