3Cr2W8V鋼是目前廣泛應用的壓鑄模具鋼碟渺，內(nèi)蒙古某電機廠的電機轉(zhuǎn)子鋁壓鑄模具 就是采用此種鋼制造带漆。模具外形折扮，壓鑄是在130噸壓鑄機上進行澈渠。模具型腔 面與高溫鋁液頻繁接觸蜈坛，承受由于反復加熱與冷卻而產(chǎn)生的交變應力作用。同時坞鲁，型腔承 受很大的擠壓啦铣、沖擊和摩擦，模具工作條件極為苛刻萄撇。在此種工作條件下圈烘，模具的失效方 式為粘鋁、龜裂和早期服裂该眨，致使模具壽命不高筋氮。模具的早期脆裂是失效的主要矛盾，模 具的硬度和強度指標過高以及韌性不足是導 致早期脆裂的原因兢糯。為了提高模具的壽命心唆， 必須提高3Cr2W8V鋼的綜合性能，對此勘天，我們進行了研究怔揩。

　　1 試驗方法

　　試驗材料為3Cr2W8V鋼，其成分為：0．376％C脯丝，2．40％Cr商膊，8．10％W，0．4％V宠进， ≤0．4％Si晕拆，≤0．4％Mn。

　　本試驗采用10×10×55(mm)標準梅氏沖擊試樣材蹬×市伲抗粘鋁和熱疲勞試樣尺寸如圖2 所示。用JB30沖擊試驗機赚导、HR—150洛氏硬度計茬缩、HB—3000布氏硬度計、Instron—1251 型電液伺服萬能材料試驗機測定沖擊韌性吼旧、 硬度凰锡、斷裂韌度等指標。用電阻加熱爐(內(nèi)放 鋁坩堝)加熱到700℃嘶款，隨后水冷的方式進行 熱疲勞試驗忿脉。 Neophot型金相顯微鏡觀察球 化退火組織，用DS—III型掃描電鏡觀察斷裂 韌度試樣斷口形貌居删。

　　2 試驗結(jié)果及分析

　　2.1 氣體氮碳共滲對抗粘鋁和熱疲勞性能的影響

　　將熱疲勞試樣校正常工藝調(diào)質(zhì)處理后稻悟，再將一部分試樣在570℃×3h進行氣體氮碳 共滲，另一部分試樣不進行氮碳共滲榄兑，然后進行對比試驗碉榔。試驗過程是：將試樣放入 700℃的鋁液中加熱5秒鐘，然后立即放入水中急冷马窘，每次重復上述工藝過程拄央。試驗結(jié)果 表明，未經(jīng)氮碳共滲的試樣寡专，3—5次循環(huán)就粘鋁存睬，而經(jīng)過氮碳共滲的試樣，幾百次以后仍 末出現(xiàn)粘鋁現(xiàn)象茧伍，而且脫模容易栽逸。還發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)氮碳共滲的試樣咽安，經(jīng)60次循環(huán)伴网，試樣表面 就出現(xiàn)微裂紋，而經(jīng)過氮碳共滲的試樣板乙，試驗160次循環(huán)以后開始出現(xiàn)微裂紋是偷，證明了經(jīng) 過氮碳共滲的試樣抗熱疲勞性能好，比未經(jīng)氮碳共滲的試樣的抗熱疲勞性提高1．6倍募逞。

　　氮碳共滲后的試樣蛋铆，其最表面是白亮層，由比較致密的 ε—Fe2—3(N放接，C)化合物組成刺啦，這與鋁的晶體結(jié)構(gòu)不同，且浸潤性不好纠脾，這可能是試樣不粘鋁的原因玛瘸。

　　材料的熱疲勞性能是決定熱模具壽命的重要指標之一。熱疲勞除了與材料的導熱系 數(shù)和熱膨脹系數(shù)等物理性質(zhì)有關(guān)外苟蹈，還與材料的高溫強度和塑性有關(guān)糊渊。熱疲勞裂紋往往 在表面熱應力最大的區(qū)域形成旋钓，模具表面受到劇烈氧化時會加速損傷過程，若材料抗氧化 性能好舆骚，則可減輕損傷鱼谅。試樣經(jīng)氮碳共滲后，高溫屈服強度提高悉歼，塑變抗力提高益若，延緩了裂 紋萌生，同時洁操，氮碳共滲試樣的表層具有抗氧化性打气，可減輕氧化侵蝕時的損傷過程，這可能 是提高抗熱疲勞性的原因蛋揖。

　　2.2 球化退火工藝優(yōu)選

　　熱模具鋼一般都采用中溫加熱退火和等溫球化退火作為預處理工藝巡住，用這種工藝處 理，3Cr2W8V鋼球化組織不均勻蝇罐，碳化物的形貌和分布不好岸腥，模具的強韌性不足，因而使 用壽命低合弥，三向循環(huán)鍛造雖改善碳化物偏析茉唉，但對碳化物圓整度改善有限，而且工藝復雜结执。為了獲得細小度陆、勻、圓的碳化物献幔，對各種球化退火工藝進行了大量試驗懂傀，優(yōu)選出兩種效果顯著的高溫固溶預處理球化退火工藝。

　　優(yōu)選的兩種工藝球化退火后的組織較好蜡感，碳化物細小蹬蚁、均勻、圓整度好郑兴。

　　2.3 不同溫度淬火回火后的硬度和沖擊韌性

　　將3Cr2W8V鋼用新工藝球化退火后犀斋，加工成沖擊試樣經(jīng)不同溫度淬火回火后、做沖 擊試驗情连，并測定隨爐試樣的洛氏硬度叽粹，隨淬火溫度升高、硬度提高却舀，同樣溫度回火盼饼，淬火溫度高者，硬度也高了灾，說明高溫淬火能提高紅硬性豺啦。提高淬火溫度冒衍，沖擊韌性降低；淬火溫度—定時哩拔，隨回火溫度升高自烛，沖擊韌 性提高。同樣溫度回火影焙，淬火溫度低者，沖擊韌性高血肯。從沖擊韌性考慮襟笋，壓鑄模具宜采用 較低溫度淬火和高溫回火的工藝。但850℃淬火比900℃淬火試樣的沖擊韌性有所降低途居，可能與加熱溫度太低抵肌，溶入奧氏體的合金元素少有關(guān)。因為溶入基體的合金元素減少袍镀，會降低基體的強度默蚌，影響沖擊韌性的提高。

　　2.4 沖擊韌性對比

　　對不同工藝球化退火的試樣苇羡。再經(jīng)不同溫度淬火回火绸吸，對試樣的沖擊韌性進行比較， 其結(jié)果見圖6设江，由圖可見锦茁，在相同淬火溫度下，經(jīng)過高溫固溶預處理球化退火的試樣叉存，沖擊 韌性高码俩。沖擊韌性提高的原因是，經(jīng)過高溫固溶預處理球化退火后歼捏，使碳化物細小均勻稿存。

　　2.5 斷裂韌度KIc試驗

　　試驗采用三點彎曲試樣，試樣尺寸為100×20×l0(mm)瞳秽。經(jīng)不同工藝進行熱處理瓣履， 用φ0．15mm鉬絲切割缺口，在Amsler高頻疲勞試驗機上預制裂紋寂诱，所施負荷為試樣強 度的30％网孕，然后在Instron—1251型電液伺服萬能材料試驗機上測定。實驗方法執(zhí)行 GB416—84《金屬材料平面應變斷裂韌度KIc試驗方法》搓陈。 經(jīng)過高溫固溶預處理球化退火慢筝、再經(jīng)淬火回火的試樣，具有高的斷裂韌度北捣，其KIc值較常 規(guī)處理提高1.36掊贮秤。經(jīng)過高溫淬火的試樣也有較高的斷裂韌度廷共，其K1c值較常規(guī)處理 提高1倍。但回火后的硬度對KIC有較大影響巴俺，如09試樣诸鲸。

　　2.6 實際應用

　　用常規(guī)工藝處理的3Cr2W8V鋼壓鑄模具，每副模具只能壓鑄300件诈猎，模具壽命低使驰， 后經(jīng)氮碳共滲處理，模具壽命提高消忘。但早期開裂的現(xiàn)象時有發(fā)生骄娶。當用新工藝+氮碳共 滲綜合處理后，避免了模具早期斷裂現(xiàn)象哩至，脫模順利躏嚎，模具壽命顯著提高。

　　采用新工藝+氮碳共滲(1150℃油冷+800℃爐冷+1075℃油冷+680℃ 回火二次+氮碳共滲)菩貌，取得了滿意的結(jié)果卢佣。

　　3 結(jié)論

　　（1）3Cr2W8V鋼采用高溫固溶預處理新工藝可使碳化物細小箭阶，均勻虚茶，圓整度好，同時尾膊，沖擊韌性媳危，斷裂韌度KIc提高。

　「粤病（2）采用綜合工藝處理的3Cr2W8V鋼電機轉(zhuǎn)子鋁壓鑄模具壽命顯著提高待笑。

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