热模钢缺口尖端热循环硬度场.pdfVIP

安 徽 工 学 院 学 报 Journalof A ．1．T． 1991；10(2)：1— 5 热模钢缺 口尖端热循环硬度场 束德林 郭新成 金向云 (材料工程 系 ) 摘 要 测定钢在热循环后 的硬度场 ，可吼此较热疲劳缺 口敏 感性和表 面 氧化皮开j态特征，还有助于分析热疲劳裂纹扩展显徽特征。 关键词 热循环j硬度场。 热作模具常因热疲劳断裂而失效。热疲劳断裂 时裂纹优先沿嚼角 截面过 渡 处 形 成。随服役周期延长，裂纹不断扩展。热疲劳裂纹扩展特性与缺 口尖端瞳域的热循环应 变场有关，据文献 [1]，热循环应变大，则材科所受的损伤越大，硬度衰减愈甚，裂纹愈 易形成和扩展。因此，测出热模钢缺 口尖端区域的热循环硬度场，可 以了解 热 循 环 应 变场，分析热疲劳裂纹扩展显微特征。 ． 1 试验方法 研究用材料为标准的H13钢和3Cr2W8V钢，其化学成分见表 l所示。试样缺 口为V 型，缺 口深度1．5mm，缺 口角6O。，尖端半径为O．3ram。 囊 l 研究用钢化学成分 钢号 j量 盛盆 — — C Cr W Mo V Si S P H 13 0．s9 5．16 1．24 0．45 0．99 0．028 0．021 3Cr2W 8V 0．35 2：5 8．0 0．3 0．013 -0．017 热循环是在BP12型热疲劳试验机上进行的。经过一定次数热循环后，在71型显微硬 度计上测定两种钢热循环后的硬度场。用刻度放大镑测定缺 口附近的热疲劳裂纹长度， 同时在显微镜下观察裂纹形态及分布特征。 钢 的热处理规范为 H13锕：1050℃油淬 ，570~C两次回火，~IRCS1．6j 3Cr2W8V 钢：1150~C油淬，570~C两次回火，HRC52．4。经淬火回火处理后，两种钢的显徽 组 织 均为回火马氏体，但H13钢保留板条马氏体的特征。 2 试验结果及分析 2．1 热循环硬度场 斟 l为两种钢 (E600~ 2WC，经 100次热循环后 ¨尖端处的硬度场。由图可见 收 文 日期 } l991— 03— 3O ·2 · 安 童 工 学 院 学 报 1991年 6月 3Cr2W8V钢 的硬度场近似于缺 _|的轮廓形状 ，弯曲度较大 ，反映硬度变化剧烈J而H13 钢的硬度场比较平缓，硬度变化较慢。 1与图2 块 口半径 (mm， HI3钢 。热疲劳最大裂纹长度和政 口半径 的关系 (见 图3)，也证实这一结果是正 650~ 28℃ 确的。 图 3 3cr2W8v和H13锕量大裂纹长 度和缺 口半径的关系 第lO卷第 2期 热模钢缺口尖端热糖球硬度I勇 ‘8。 3Ct2WSV钢热疲劳性能对缺 口较敏感，与其高温强度较高，而高 温 塑 性 较低 有 关 。 2．2 热疲劳裂纹扩晨置徽特征 图4、 5为两种钢的热疲劳裂纹形态。 由图可见，H13钢的热疲劳裂纹呈 “菊花状一，而3cr2w8V钢的热宸劳袋纹呈 放 射状 ，前者裂纹比较弯曲，后者则比较平直。试验茛现，当