喷射成形V6冷作模具钢组织结构研究.pdfVIP

喷射成形V6冷作模具Nil,3组织结构研究 史海生，颜飞，乐海荣，金冰忠，彭勇 (宝钢研究院，上海201900) 摘要：采用喷射成形工艺制备了Vanadis6(V6)冷作模具钢，并对不同状态下的组织结构进行了观 察分析。铸造态V6钢存在严重的枝晶偏析，这种极差组织是很难通过后续热加工与热处理加以 改善的；而喷射态v6钢具有细小的等轴晶组织，碳化物主要分布在基体中，在晶界上也出现了 一些形状不规则的较大尺寸碳化物和少量共晶莱氏体组织，但与铸造态V6钢相比，喷射态V6 钢的组织有了极大改善。经过球化退火处理，喷射成形V6钢获得了优良的球化组织。根据x射 线衍射及TEM试验观察分析，对喷射态、淬火态以及回火态V6钢的相组成进行了鉴别． 关键词：喷射成形；V6冷作模具钢；组织结构 0引言 一种，与广泛应用的Vanadis4(V4)钢相比【I一1，其碳含量和钒含量均有明显增加，分别高达2．1％和5．4％。 V6钢属铬一锢一钒系冷作模具钢，具有优良的综合性能，如1卜常高的耐磨性和良好的韧性；高的淬透性和抗 压强度。此外，该钢淬回火后的尺寸稳定性明显优于传统铸造工艺生产的冷作模具钢和高速钢，V6钢的 量较高，使用传统铸造T艺生产，容易产生严重的成分偏析、粗大碳化物以及网状碳化物。目前只能用粉 末冶金T艺生产V6钢，但工艺带米的生产成本昂贵乘I生产工艺复杂的不足，却成了制约该类钢种规模生 产和推广应用的主要原冈。冈此，寻求一种既经济又可行的生产V6钢的工艺技术以满足市场之需求，是 一项颇有意义并具有实际应用背景的研究工作。 众所周知，喷射成形是一项新颖的快速凝l州技术，在材料制造与加工方面极具潜力。该技术不仅能改 善传统材料的组织与性能，而且更大优势是能开发新型材料。根据喷射成形工艺具有快速凝吲特点，将它 应用于高合金冷作模具钢生产，其优势会得到充分显现【5~8】。基f上述考虑，作者采用喷射成形这一有效 工艺手段，制取了V6钢，并对试验材料的基本组织、以及经过后续热加工和热处理后的组织结构演变进 行了研究。本文只是此项研究工作的初步试验结果及分析讨论。 1试验材料与方法 试验用材料为喷射成形V6高合金冷作模具钢，其合金成分特点是碳和合金含量比广泛应用的V4钢 作为喷射成形用母合金原料。喷射成形制取的V6钢坯件形状呈高斯分布，中间最高度约30mm，直径约 130mm，重量1．8kg左右。 钢、锻造态V6钢、退火态V6钢以及淬回火态V6钢试样的组织结构进行了观察分析研究。 2试验结果与分析 2．1喷射态V6钢组织结构分析 V6钢由于碳和合金含量较高，采用传统铸造工艺生产因冷却速度缓慢，而导致严重的成分偏析和共 180 空篷生笠：堕牡盛墅竖捡往攥县塑丝组熟结控互!f宜 晶莱氏体的产生，通过后续热加工和热处理，虽能减轻缺陷，但改善的程度极为有限。图1(a)和图Kb)分 别给出铸造态和喷射态、，6钢的组织照片。由图Ka)可见，铸造工艺制备的V6钢存在严重的枝晶偏析。这 种极著组织是很难通过后续热加工与热处理加以改善的。喷射态V6钢具有细小的等轴晶，细小碳化物主 要分布在基体上，在晶界上也出现了一些形状不规则的较大尺寸碳化物和少量共晶莱氏体组织，如图Kb) 所示。尽管如此，但与铸造态V6钢相比。喷射态V6钢的组织有了极人改善。 (a)铸造工艺 (b)喷射成彤工艺 图l不同工艺制取的、r6钢组织比较 图2所示为喷射态v6钢试样x射线衍射谱，根据相鉴定已基本确认喷射态V6钢组成相为奥氏体和 清楚看到喷射态V6钢试样中存在较多碳化物。但在X射线衍射试验上却未能确认碳化物的类型．因此， 有必要通过TEM试验米弥补金相观察和X射线衍射分析的不足。 “a ●t_ 。l…一一土．簧一百I …～一I一—。 ■●--I--^ - ．