Grl2模具钢开裂敏感性和工艺关系的研究.pdfVIP

Crl 2模具钢开裂敏感性与工艺关系的研究 王辉 陈再良 李平 (北京机电研究所，10083，北京) 摘要研究了用维氏硬度压痕法测定经不同热处理工艺后的Crl2模具钢的表面开裂敏感 性，并结合材料其它力学性能进行分析讨论．探讨了Crl2模具钢热处理工艺与工裂敏感性的 硬度压痕法测定Crl2模具的表面开裂敏感性是一种简便易行的新方法，它对进一步开展这类 材料的研究有重要的理论和实用价值． 1 引言 材料开裂敏感性是材料的一项重要力学性能，这种性能对高硬度、脆性大的材料尤其 重要。目前人们做过经表面硬化后的材料的脆性即开裂敏感性研究。例如对渗硼层表面脆 性研究fl,21，对氮化层表面脆性测量口1。取得了不少重要结果并成为一种检测方法。 硬度较高，脆性亦大的工模具材料出现脆性开裂直至断裂的失效问题相当普遍。目前 检测这类材料脆性和开裂敏感性的方法较复杂且分散性大。是否能找到一种类似于检测表 面硬化层方法。简便易行地检测这类整体材料的开裂敏感性脆性，是本文研究的主要目的。 面开裂敏感性，并结合材料其他力学性能进行分析讨论。已有实验研究表明，维氏硬度压 痕法是一种简便易行检测工模具钢表面开裂敏感性的新方法，它对进一步开展这类材料的 研究有重要的理论和实用价值。 2研究材料和方法 2．1试验材料及热处理工艺 热处理工艺采用不同加温温度后油淬+冷处理(．196。C)+200。C回火【4】。 淬火温度+冷处理f．196。C)+2000C回火的热处理工艺。 2．2力学性能试验和方法及残余奥氏体测定¨】 常规力学性能数据在Instron ·494· 冲击试验机上进行：所有数据均取3～4个试样的平均值。 残余奥氏体含量测定是在D／max—rA型x射线全自动衍射仪上进行。 2．3开裂检测原理和方法 (1)开裂测量方法和受力分析 检测开裂的方法采用维氏硬度试验法，用一个相对面间夹角为136。的金刚石正四梭 锥体压头，在一定载荷下压入被测金属表面(如图Ia所示)经规定的保持时间后卸除载 荷”】。在显微镜下观测压痕正方形边界的组织形态变化。 受力分析表明(见图lb)，当施加载荷P时，作用在压痕四方形锥形面可分解出P．、 P：分力，分别垂直于锥面，而P。、P：分力又可分解为水平力和垂直力。其中水平分力N。、 N：是作用于压痕四方形边界的力(见图1C)。只有当作用在边界(特别是四方形边角) 的力N大于材料局部区域开裂的门槛值时，就可能出现裂纹和破坏。从而就可以判断材 料在某种条件下的开裂敏感性。 (2)测试过程和参数选择 开裂检测是在苏T 光，然后用4％硝酸酒精溶液浸蚀试样，浸蚀程度要适中。每个试样分别用维氏硬度打3-5 点。 P (C】 3．1残余奥氏体量与热处理工艺的关系 图2示出残余奥氏体含量与淬火温度的关系。Crl2钢淬火200。C回火后存在大量残 ·495- 余奥氏体，随淬火温度升高而增加，在1100。C淬火可得大部分残余奥氏体(70％)-一残余 碳化物组织。经冷处理可使部分残余奥氏体转变，残作奥氏体含量明显降低。 t 3．2淬火温度与硬度(1IⅥ的关系 1 度随淬火温度升高而增加，继续提高淬火温度由于增加了钢中残余奥氏体量使硬度下降。 实验结果表明Crl2钢在1000～1030。C淬火可获得最高硬度。 3．3力学性能与热处理工艺的关系 将Crl2钢试样在不同温度淬火后，经冷处理后再200。C回火，测得的压缩屈服强度 为弯曲强度及冲击韧性值数据绘于图3。从图3可以看出Crl2钢的抗压屈服强度淬火温 度值随淬火温度升高