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7Cr7Mo2V2Si (LD)和65Cr4W3Mo2VNb (65Nb)及cr12mov钢的材料性能对比
发布日期:2018-9-18 9:39:17  已经浏览 982 次

冷作模具除尺寸精度、表面质量要求高外,其工作载荷较高且频繁地受到冲击和被加工件的切割挤压,表面磨损情况严重。因此耐磨性是冷作模具钢的基本性能要求,磨损常是主要的失效形式之一。

为了能真正反映模具的磨损失效特征和规律,使试验更接近服役条件,本试验采取冲击载荷下无磨粒和加磨粒两种动态磨损试验条件,来研究LDl , 65NbCr12MoV钢的磨损机理及影响因素,同时对三种钢的耐磨性作出评价。此外还希望通过本次研究,探索LD, 65Nb这两种新型冷作模具钢应用于矿山机械、建筑机械等高应力冲击磨损条件下的可能性。

    7Cr7Mo2V2Si (LD)65Cr4W3Mo2VNb (65Nb)Cr12MoV三种模具钢的化学成分见表

    试验钢的原始状态为锻造并等温球化退火,对所有试样,先进行机加工,然后按规定工艺处理,最后精磨至最终尺寸。65Nb,LD1120'(:油淬,Cr 12Mo V1040(·油淬,然后分别在200,300,450,540,600C回火一次,其中Cr12MoV200 C , LD 65Nb540 C还进行两次回火,每次lh.

    1. 2组织和力学性能

    用定量金相法测定了LDl , 65Nb的晶粒度。用磁性冲击法测定钢中残余奥氏体、金相组织分析在NEOPHOT-21型显微镜上进行,结果见表

Cr12MoV因为原始组织粗大,且存在粗大的带状碳化物偏析,而65Nb, LD组织均匀,碳化物细小弥散(见图1),其强度、韧性优于C:r12MoV。三种钢不同温度回火后的硬度见图2,三种钢的力学性能见表3a

    1. 3动态冲击磨损试验

    冲击磨损试验在MLD-10型动载磨料磨损试验机上进行。选定的技术参数为,冲击功57,冲锤自由落体高度50mm,冲击频率150/min;磨粒SiOZ,粒度20} 4。目,10001300HV;磨粒流量0. 22kg/min a

    上试样尺寸l Omm X l Omm X 30mm,磨损接触面为R25mm圆弧面,试验前分别用100"600”砂纸研磨,抛磨方向与磨损相对运动方向垂直,以消除磨面划痕对磨损形貌的干扰。上试样其他侧面精磨,表面粗糙度R。为2. 5}m。热处理工艺如前所述。

    下试样为配磨试样,转速200r/min,尺寸为D50X 19mm.有一D30mm的中心孔,内外圆同轴度么。~0. 3mm.内外圆、端面的粗糙度凡为2. 5}m.材料为d5,$50(油淬,laor.回火,硬度56HRCa

    无磨粒冲击磨报试验,每冲击2万次侧定一次上试样磨损失重,共冲击15万次。加5iU2磨粒的冲击磨报试验,每冲击300次测一次磨损失重,共冲击1500.称重用梢度为。. O1 mg的分析天平.

 

2试验结果与分析

    2.1动态冲击息损试验结果

    无磨粒动载冲击磨损曲线见图3,可见各居抓曲线近似直线关系.65NbLD540C二次回火态在冲击Il万次后失重呈稳定趋势。二次回火态磨根失重均明显低于淬火态. LD钢冲击15万次后失重1. 57mg,65Nb失重2. l 6mg .前者相对耐磨性比后者高约37}.表明无磨粒冲击时LDl钢的耐磨性明显优于65Nb钢。

    SiO磨粒后.磨报远大于无,校冲击..其磨损失里与冲击次教仍成线性关系。冲击1500次后磨报与回火沮度的关系见图4.各材料淬火态启报最严重,随回火沮度提商.磨损f下降.540℃回火后LD1, 65Nb钢的磨损>t出现低谷,而540'(.'二次回火的磨报>t进一步有所降低,&00℃回火时其磨损>}复上开.LD, 65Nb ( 540'('.次回火)Cr 12MoV ( 200'(、二次回火)试样的磨损失重ow分别为8. 55, 8. 70,10. 75 mg, LDl65Nb钢的相对耐磨性分别为Cr 12MoV饥的1- 261. 2}倍。

    (3)凿削磨损磨粒在应力的垂直分量作用下使表面产生冲击坑,在应力的水平分量作用下则切削表面;因此凿削的破坏痕迹较大(6b ),同时有些磨粒还会嵌入表面。

    2- 4硬度、韧性与耐磨性的关系

    对照图2和图4可以发现,高应力冲击磨损时硬度与耐磨性不是单一变化关系。淬火态组织虽然硬度高,但由于塑性和韧性太低,耐磨性最差。LDl, 65Nb510℃回火时,由于出现二次硬化效应,使得硬度、强度和韧性都达到一个较好的配合,因而其耐磨性出现峰值。至600℃回火因基体硬度下降而又使耐磨性下降。从表3可知,LD1K,c、硬度与65Nb相近外,其强度、塑性、冲击韧性均比65N6略高,因此LDl的耐磨性比65Nb略好。Cr12MoV由于整体韧性差,组织中有粗大块状碳化物,因而耐磨性较差。所以对于高应力磨损,在保证高硬度的同时,改善材料的韧性对提高耐磨性有重要意义。

    2. 5显微组织对耐磨性的影响

    2. 5. 1碳化物

    回火马氏体基体上分布有各种类型合金碳化物,使模具钢具有良好耐磨性。LDl, 65Nb中分别含有500.4.6%左右的MsC',MC型碳化物Cn],硬度高,颗粒细小,分布均匀,因此对塑性变形和表面疲劳磨损的抗力大「s]。而Cr 12Mo V中含粗大的M,C, M3C型碳化物,且偏析不均(见图1),在高应力冲击力作用下易破裂,或沿碳化物边界产生裂纹,形成碎片剥落Cs],因此耐磨性较LD1, 65Nb差一些。

    2. 5. 2残余奥氏体

    多数文献认为适量的残余奥氏体对提高耐磨性有益,一般残余奥氏体能抑制裂纹的产生和扩展川。本实验发现,残余奥氏体对耐磨性的作用应该同基体的整体性能联系起来考虑。

    2.5.3基体组织

    回火马氏体组织比淬火马氏体组织韧性好而耐磨性高oLDl,65Nb钢含碳0.6000^'0.7500,回火马氏体细小,强韧性配合好,基体本身耐磨粒磨损,这种基体对碳化物有良好的支撑作用,因此冲击磨损抗力高。而Cr 12Mo V钢含碳量达1. 50%左右,回火马氏体粗大,高碳马氏体强韧性配合差。粗大的碳化物与基体变形不协调,在磨粒冲击下易产生裂纹剥落,因而耐磨性不如LD1,65Nb钢。

3结论

    3. 1本试验中无磨粒冲击磨损是高应力下的表面疲劳磨损,由表面疲劳引起的剥落和少量的犁沟所造成。有磨粒冲击磨损是由应变疲劳磨损、切削磨损、凿削磨损三者共同作用所造成。

    3. 2相同冲击磨损条件下,LD1钢的耐磨性最好,Cr12MoV钢最差。LD1, 65Nb540'C二次回火组织表现出优良的耐磨性。

3- 3高应力冲击磨损条件下,保证材料较高的硬度同时改善材料的韧性将明显提高耐磨性。

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