贝氏体钢和马氏体钢的主要区别是什么?(回火后模具钢材马氏体的性质)
今天给各位分享贝氏体钢和马氏体钢的主要区别是什么?的知识,其中也会对回火后模具钢材马氏体的性质进行分享,希望能对你有所帮助!
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贝氏体钢和马氏体钢的主要区别是什么?
贝氏体是含碳过饱和的铁素体和碳化物组成的机械混合物。
下贝氏体铁素体针细小,呈黑色针状或竹叶状。
片状马氏体韧性差,板条马氏体强度和韧性都比较好。
回火后模具钢材马氏体的性质
低碳马氏体在400℃回火仍能保持高屈服强度。
由于碳化物沉淀在板条马氏体的晶界或束边界上,位错运动的平均自由直径减小,屈服强度甚至增加。
板条马氏体条带宽度越小,板条股之间的接头越多,韧性越高。
淬火状态的未回火中碳马氏体是板条马氏体和片状马氏体的混合物。
它是大多数位错亚结构和少数孪晶亚结构的混合。
中碳钢和中碳合金钢在调质状态下使用,是为了用降低强度的成本换取高韧性。
中碳马氏体在低温回火时,马氏体基体中碳含量与低碳马氏体相似,但由于一定数量的孪晶亚结构和较多的碳化物,强度较高,韧性较低。
含有硅、铝、镍和其他元素的钢可以将钢的回火脆性温度转移到更高的温度。
近年来,随着低合金超高强度钢的发展,适当提高回火温度并没有明显降低钢的强度。
用中低温回火代替高温回火,使中碳合金钢获得满意的强度和韧性,充分发挥板条马氏体的优良性能。
高碳钢的马氏体经低温回火后强度高,但塑性和韧性极低。
在拉伸试验和冲击试验条件下,它们的力学性能不能正确测量。
因此,这种钢在低温回火时的性能数据大多是通过弯曲、扭转、压缩和硬度试验提供的。
低碳马氏体在模具生产中的应用16例
模具用钢大多采用合金工具钢和高速工具钢,用碳素工具钢日渐减少。
合金工具钢淬火后的组织主要是孪晶的、有些微裂纹、高碳针状或片状的马氏体。
含碳量及合金含量越高,钢中不可避免地会存在网状、带状和链状的碳化物,往往会导致模具在使用中脆断或早期失效。
该钢用1050~1100℃常规淬火后,有约8%的未溶碳化物,马氏体的合金度较低,其稳定性和断裂韧度都不高。
提高淬火温度至1180℃,可使奥氏体的合金度增加,获得以板条马氏体为主的金相组织,从而有效地解决了模具早期失效问题。
该钢用1180℃高温淬火制造的望远镜压铸模,模具寿命超过10万件。
用该钢制螺母冷镦模,将淬火温度提高到910~930℃,得到几乎是单一的低碳马氏体。
200℃回火,使用寿命是Cr12MoV钢的2.6倍。
45Cr2NiMoVSi钢制10t锤热锻模,锻打75型拖拉机大齿轮,高温盐浴加热,1000~1050℃加热,淬火冷却介质为40~80℃油,油冷至160~200℃出油空冷,硬度54~60HRC。
型腔回火温度630~670℃,回火后硬度40~45HRC;燕尾回火为670~700℃,回火后硬度为34~39HRC。
曾用3Cr2W8V钢制模,平均寿命仅为6000件,主要失效形式为磨损,采用H13钢高温淬火,模具的寿命达到18000~20000件。
淬火加热温度由常规1020~1030℃提高到1080℃,560℃盐浴分级后进油中续冷,560℃2h2次硝盐回火,硬度54HRC。
20Cr制斜拉桥索节扣体热锻模,奥氏体化温度920~930℃,淬入10%NaCl(质量分数)水溶液,得到板条马氏体组织,180~200℃回火,硬度40~43HRC,满足使用要求,有些厂家淬火后不回火直接使用。
低碳钢920~1000℃淬火将得到低碳马氏体的实例还有很多,不再赘述。
冷剪刀是常用的剪切工具,在使用中要承受大的冲击载荷和强烈的振动挤压,常发生压塌、崩刃和剥落,使用寿命较短。
为此对原工艺进行了大胆改革,采用高温淬火,使用寿命提高2~3倍。
CrWMn钢制手表凸模按830~850℃常规淬火,模具的使用寿命始终不超过1万件,采用790℃低碳马氏体淬火,200℃回火,硬度58~60HRC,模具的刃磨寿命可达1万~2万次,总寿命达10万~20万次,并且使用中不易发生崩刃及断裂现象,显示出极高的断裂抗力[4]。
对于没有提高加热设备和因强韧性不足而引起早期失效的Cr2MoV钢模具采用低淬低回工艺可取得较好的效果。
Cr12MoV钢制下壳模,950℃油淬,180℃3h2次回火,硬度64HRC,变形符合工艺要求,使用寿命提高两倍。
GM是我国自行研制的一种高硬度冷作模具钢,是制作精密、耐磨、高寿命冷作模具新钢种,属莱氏体钢。
该钢具有较好的抵抗裂纹扩展的能力,其耐磨性能和韧性具有最佳的匹配,韧性和强度均优于Cr12型钢和高速工具钢,是制作滚丝模的理想材料。
常规处理的滚丝模适合加工调质件,如果加工件为退火件,采用低温淬火是很经济实惠的工艺,1070℃盐浴加热油淬,150℃2h2次油回火,硬度62~63HRC,用低温淬火的GM钢滚丝模,在加工45钢、Q235A钢螺栓时,使用寿命较9SiCr、Cr12MoV、M2钢滚丝模寿命提高2倍左右。
低碳钢及低合金钢在塑料模具中的应用比较广泛,效果也比较明显。
此类钢制成模具后,先进行表面渗碳,再进行淬火和低温回火,使表面得到高碳细针状回火马氏体+颗粒状碳化物+少量残留奥氏体;心部组织主要为低碳马氏体,从而保证了模具表面具有56~62HRC的高硬度,而心部具有30~45HRC的强韧性。
实践证明,此工艺适用于制造各种耐磨性良好、形状复杂、承受载荷较高的塑料模具。
这类钢分为低碳马氏体时效硬化钢和低碳马氏体析出硬化钢两大类。
低碳马氏体时效硬化钢有很高的屈强比、良好的切削加工性和焊接性能、热处理简单等优点。
典型的钢种是超低碳18Ni钢系列,但由于18Ni价格昂贵,国内很少应用。
用06钢制作的收录机磁带盒模具,平均寿命达到110万次以上,是很有发展前途的钢种。
PMS钢经870℃固溶处理,510℃4h时效处理,硬度40~43HRC,抗拉强度1000~1300MPa[6],金相组织为低碳马氏体基体分布着细小碳化物。
还有很多低碳马氏体提高模具使用寿命的实例,不逐一列举。
从失效分析可知,好多模具往往是由于韧性不足而断裂,所以增强韧性不失为提高模具使用寿命的一种措施,低碳马氏体工艺方法确为切实可行的一种手段,应大力推广。
[2]雷廷权,傅家骐.热处理工艺方法500种[M].北京:机械工业出版社,2006:178-179。
[4]王德文.模具实用技术200例[M].北京:冶金工业出版社,1990:135。
[6]徐进.模具材料应用手册[M].北京:机械工业出版社,2001:100-101。
那么以上的内容就是关于贝氏体钢和马氏体钢的主要区别是什么?的介绍了,回火后模具钢材马氏体的性质是小编整理汇总而成,希望能给大家带来帮助。
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