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鎳元素在新型壓鑄模具鋼中對熱穩(wěn)定性的作用

對比研究了含鎳和不含鎳的新型壓鑄模具鋼的熱穩(wěn)定性能及微觀組織演變情況，兩種材料采取相同的淬火工藝!再經(jīng)多次回火達(dá)到相似的硬度!然后進(jìn)行熱穩(wěn)定性實驗!并采用掃描電子顯微鏡透射電子顯微鏡對比分析了兩種材料的淬火態(tài)及熱穩(wěn)過程中的微觀組織的變化情況。探索了含鎳元素的添加對材料熱穩(wěn)定性的影響。

　　實驗結(jié)果表明鎳元素能夠阻礙碳化物向基體中溶解，未溶的碳化物顆粒在晶界處能有效阻止原始奧氏體的增長，從而使材料允許的淬火加熱溫度提高，在相同的淬火條件下鎳元素使得壓鑄模具鋼中的碳化物無法充分地固溶于基體，因而在回火過程中減弱了二次碳化物的析出強化效果，導(dǎo)致在熱穩(wěn)前期鋼的硬度降低較快，鎳元素提高材料熱穩(wěn)定性能的優(yōu)勢可能需要在較高淬火溫度下才能體現(xiàn)。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，壓鑄模具鋼正逐步向高熱導(dǎo)率*大截面*高等向性*長壽命的方向發(fā)展，由瑞典 QYYT0 N786(778HJB開發(fā)的含鎳壓鑄模具鋼具有極佳的抗熱龜裂、熱磨損和塑性變形的性能，而成為當(dāng)前壓鑄模具的首選材料，然而對于大型壓鑄模具而言，往往存在由于心部無法淬透，造成材料截面力學(xué)性能不均勻，進(jìn)而引起材料早期開裂的現(xiàn)象，這也是材料壽命不理想的重要原因之一。鎳是非碳化物形成元素，能夠置換固溶于鋼的基體起強化作用，它還是奧氏體穩(wěn)定元素，能降低相變溫度，提高鋼的淬透性，并且相變溫度。隨著鎳含量的增加而降低。

　　采用此合金化思路向高強韌性配比的鋼中添加了一定量的鎳元素，實驗表明壓鑄模具鋼中添加鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相變點下降四分之一，下降使得材料的淬透性顯著提高+ 熱穩(wěn)定性是熱作模具鋼的主要性能之一，反映了模具鋼在高的工作溫度下抗軟化的能力，關(guān)系到鋼的高溫硬度、高溫強度和熱疲勞抗力等性能指標(biāo)。

　　研究表明，提高鉻系熱作模具鋼的熱穩(wěn)定性有助于提高材料的熱疲勞壽命，一般認(rèn)為熱作模具鋼的熱穩(wěn)定性優(yōu)劣取決于材料在高溫保溫過程中基體的回復(fù)程度，合金化合物的沉淀析出量及其在長時間保溫過程中的聚集長大程度，因此探索長時間回火過程中微觀組織的演變情況對提高模具材料的使用壽命非常重要，本工作在能提高材料淬透性的基礎(chǔ)上對比研究了兩種鋼的熱穩(wěn)定性，采用掃描電子顯微鏡透射電子顯微鏡等技術(shù)手段對熱穩(wěn)過程中的組織轉(zhuǎn)變進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測探索分析了鎳元素對材料熱穩(wěn)定性的影響，為材料的熱處理工藝的優(yōu)化提供了一定的理論依據(jù)。

　　結(jié)果與分析，淬火態(tài)組織觀察淬火時兩種材料的金相組織圖，兩種材料在淬火時的組織均為隱針狀馬氏體和未溶碳化物，可以發(fā)現(xiàn)含鎳鋼中的未溶碳化物明顯多于鋼，由于的原子半徑略小于(0/T的原子半徑當(dāng)=H置換固溶于基體時會使基體的點陣常數(shù)縮小"造成晶格畸變"從而降低碳在基體中的擴(kuò)散速度，阻礙相變動力學(xué)延緩了未溶碳化物向奧氏體的溶解過程。