汪勇　汪圣鋒

【摘要】通過組織、力學(xué)性能研究了Mo對(duì)熱作模具鋼組織和性能的影響。結(jié)果表明；適應(yīng)的Mo能提高鋼的力學(xué)性能，Mo含量為1.39wt%時(shí)，鋼有較好的力學(xué)性能，Mo含量過高，鋼的強(qiáng)度明顯下降。

【關(guān)鍵字】熱作模具鋼 Mo 力學(xué)性能

【中圖分類號(hào)】TGl56 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）04-0457-01

前言

熱作模具鋼在時(shí)冷時(shí)熱狀態(tài)下工作，其主要失效形式是工作表面產(chǎn)生裂紋（龜裂）。目前常用的熱作模具鋼主要是H13鋼，但其在溫度超過600℃高溫條件下性能急劇下降。近年來，國內(nèi)外研制了一些新型熱作模具鋼，如HD2、Y4、QR090M和HOTVAR鋼，這些鋼各有特點(diǎn)但只能在一定范圍得到應(yīng)用。

Mo能固溶基體中起固溶強(qiáng)化作用，同時(shí)其還能抑制Cr的碳化物析出，從而對(duì)MC型碳化物的析出起到積極作用，同時(shí)Mo也是二次硬化的主要形成元素，因此其對(duì)熱作模具鋼性能起一定影響，為了研制出性能良好的新型熱作模具鋼，本文討論了Mo對(duì)鋼性能的影響。

1、實(shí)驗(yàn)材料與方法

表1是實(shí)驗(yàn)鋼的化學(xué)成分，實(shí)驗(yàn)鋼在真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)冶煉澆注成5Kg鋼錠后鍛成φ18mm線材，然后進(jìn)行880℃×1h+720℃×1h球化退火、1080℃×15min油淬、550℃×2h一次回火+530℃×2h二次回火處理。對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼進(jìn)行硬度及拉伸實(shí)驗(yàn)，利用金相顯微鏡、掃描電鏡觀察顯微組織。經(jīng)顯微組織、硬度和拉伸性能綜合分析，研究了Mo含量對(duì)熱作模具鋼性能的影響。

2、試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 力學(xué)性能

實(shí)驗(yàn)鋼經(jīng)熱處理后的力學(xué)性能結(jié)果見表2，從表2發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)鋼的硬度在49-52HRC范圍，2號(hào)的硬度較低，3號(hào)的塑性較好，對(duì)比強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)：3號(hào)鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度最大，2號(hào)鋼最小。Mo含量為1.39wt%，鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性較好，Mo含量升高或降低，鋼的強(qiáng)度和塑性都下降。

2.2 顯微組織

圖1是實(shí)驗(yàn)鋼經(jīng)熱處理后的SEM圖，其組織為其組織為回火馬氏體+少量殘余奧氏體+合金碳化物。在熱作模具鋼中，合金碳化物的類型、數(shù)量、大小分布對(duì)鋼的性能有重大影響。圖1發(fā)現(xiàn)，1號(hào)鋼析出的碳化物較多且有大顆粒析出相，其析出相主要沿晶界析出，2號(hào)鋼中析出相較少，3號(hào)鋼析出相分布較彌散且細(xì)小。

2.3 Mo對(duì)鋼性能的影響

Mo在鋼中主要起固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化作用，同時(shí)Mo還能與c結(jié)合形成M₂C析出相，起到析出強(qiáng)化和二次硬化的效果。表2中所測的結(jié)果表明隨著Mo含量從1.03wt%增至1.39 wt%，其硬度和強(qiáng)度都隨之增加。這是由于隨著Mo含量的增加，在淬火過程中更多的Mo固溶于基體，提高了鋼的強(qiáng)度及硬度。在回火過程中，析出更多的細(xì)小的合金碳化物，這些碳化物不僅起到析出強(qiáng)化和二次硬化的效果同時(shí)能夠在晶界處起到釘扎作用，阻止晶粒長大，提高鋼的強(qiáng)韌性及力學(xué)性能；同時(shí)Mo也有與Cr爭奪碳的作用，抑制Cr的碳化物析出，這也有利于鋼性能的提高。但隨著Mo含量從1.39wt%升至1.55 wt%，其回火后硬度下降，塑性有所下降，而強(qiáng)度有明顯的下降，圖1顯示1號(hào)鋼中存在大顆粒析出相。這是因?yàn)楫?dāng)Mo含量過高時(shí)會(huì)導(dǎo)致Mo的M₆C轉(zhuǎn)變?yōu)镸₆C，這類碳化物沿馬氏體晶界或原奧氏體晶界析出，其析出顆粒尺寸較大且易于粗化。這些大顆粒析出相會(huì)降低鋼的強(qiáng)韌性，使鋼易于脆化，降低鋼的性能。因此，適量的Mo能起到固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化作用，提高鋼的性能；過量的Mo會(huì)析出大顆粒析出相降，低鋼的性能。Mo含量為1.39wt%時(shí)，鋼有較好的力學(xué)性能及熱疲勞性能。

3、結(jié)論

（1）Mo含量為1.39wt%時(shí)，鋼有較好的力學(xué)性能，Mo含量增加或降低，鋼的強(qiáng)度明顯下降。

（2）適量的Mo能起到固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化作用，提高鋼的性能，過量的Mo析出M₆C型大顆粒析出相會(huì)降低鋼的性能。