Istraživanje svojstava nekoliko čelika za kalupe za vrući rad
Ispitana su mehanička svojstva i toplinska stabilnost čelika za kalupe za vrući rad GMH20, PH25, DIEVAR i H13. Rezultati pokazuju da su plastičnost i tvrdoća čelika GMH20, čelika PH25 i čelika DIEVAR očito bolje od čelika H13 nakon vakuumske toplinske obrade istim postupkom. Općenito, čelik GMH20 i DIEVAR imaju najbolja mehanička svojstva. Osim toga, s produženjem vremena držanja na 610 stupnjeva, tvrdoća ove četiri vrste čelika je sve bliža i bliža, oko 35 HRC.
Čelik H13 vrlo je široko korišten čelik za kalupe za vruće radove u Kini. Trenutačno je metoda legiranja niskog Si i visokog Mo trend razvoja poboljšanog H13 čelika. Prednosti redukcije Si su: (1) smanjenje segregacije ∧ oblika ili ∨ oblika; (2) homogenizirati makro organizaciju; (3) stanjivanje dendrita mikrosolidificirane strukture; (4) Smanjite superhlađenje komponenata na sučelju skrućivanja tijekom skrućivanja; (5) Smanjite eutektičke karbide; (6) Pročišćavanje kristala austenita; (7) poboljšati plastičnost i žilavost; (8) Smanjite brzinu širenja pukotine uzrokovane zamorom pri visokim temperaturama; (9) Smanjiti brzinu širenja pukotine od puzanja; (10) Inhibira transformaciju bainita tijekom kaljenja hlađenja; (11) Poboljšati otpornost na toplinsko pucanje. Prednosti povećanja Mo su: (1) poboljšanje prokaljivosti, inhibicija taloženja transformacije karbida na granicama zrna i bainita; (2) Poboljšati otpornost na kaljenje; (3) Povećajte otpornost na visoke temperature i otpornost na puzanje na visokim temperaturama; (4) poboljšati toplinsku otpornost na pucanje; (5) poboljšati žilavost; (6) eutektičko pročišćavanje karbida i ravnomjerna distribucija karbida. Pri proučavanju visokotemperaturnih svojstava čelika za kalupe za vrući rad, mnogi znanstvenici koriste testove toplinske stabilnosti kako bi karakterizirali sposobnost materijala da održi organizacijsku stabilnost i promjene u mehaničkim svojstvima kao što su tvrdoća i čvrstoća pri radu na visokim temperaturama.
Čelik DIEVAR, čelik GMH20 i čelik PH25 pripadaju poboljšanom H13 čeliku s niskim Si i visokim Mo. Sada se tri vrste čelika i čelik H13 toplinski obrađuju zajedno, korištenjem istog procesa toplinske obrade za usporedbu tvrdoće, mehaničkih svojstava, udarne žilavosti i toplinske stabilnosti četiri vrste čelika.
Ispitni materijali i metode
1. Testirajte sastav materijala
Materijali za ispitivanje bili su čelik GMH20, čelik PH25, čelik DIEVAR i čelik H13. Četiri materijala obrađena su u uzorke tvrdoće na vlačnu, udarnu i toplinsku stabilnost. Kemijski sastav ispitivanih materijala prikazan je u tablici 1.
2. Metoda ispitivanja
Pravokutni uzorak s urezima u obliku slova V korišten je za udar na sobnoj temperaturi, a uzorak je bio 10 mm × 10 mm × 55 mm, što je izmjereno u skladu s GB/T 229-2007 "metodom ispitivanja metalnog zareza po Charpyju", a ispitivanje udarom provedeno je na stroju za ispitivanje udarom tipa ZBC230Z-B. Vlačno ispitivanje provedeno je na univerzalnom ispitnom stroju CMT5305, a odabrano je 10 vlačnih šipki. Mikrostruktura je promatrana metalografskim mikroskopom Neophot30. Tvrdoća je određena HRS-150 digitalnim zaslonom za mjerenje tvrdoće Rockwell. Proces toplinske obrade mehaničkih svojstava četiri materijala je: izravno hlađenje zrakom kaljenje na 1020 stupnjeva i kaljenje na 560 stupnjeva i 595 stupnjeva tijekom 3 sata.
Toplinska stabilnost jedno je od glavnih svojstava čelika za kalupe za vrući rad, koje odražava sposobnost čelika za kalupe da se odupre omekšavanju pri radu na visokoj temperaturi, a povezano je s visokotemperaturnim performansama čelika. 4 vrste čelika za ispitivanje pripadaju klasi H13 čelika za kalupe za vruću obradu, koji se uglavnom koriste kao materijali za lijevanje pod pritiskom od aluminijskih legura. Talište aluminijske legure općenito je oko 600 stupnjeva C, a ako gredica teče u šupljini kalupa, temperatura će biti viša. Stoga je temperatura ispitivanja toplinske stabilnosti odabrana na 610 stupnjeva. Peć za grijanje u ovom ispitivanju je visokotemperaturna otporna peć YFX10/13Q-GC, a veličina uzorka je 15 mm × 15 mm × 10 mm. Uzorci su prethodno ohlađeni na 1020 stupnjeva, a zatim ohlađeni zrakom, dvaput kaljeni na 560 stupnjeva i 590 stupnjeva, a zatim stavljeni u visokotemperaturnu kutijastu peć na vrijeme kaljenja na 610 stupnjeva od 2 h, 4 h, 6 h, 8 h, 10 h, 15 h i 20 h, redom. Izmjerena je tvrdoća uzorka nakon različitih vremena držanja i nacrtana krivulja.
3. Zaključak
(1) Mehanička svojstva čelika GMH20 i čelika PH25 bolja su od čelika H13 i bliska čeliku DIEVAR, posebno čeliku GMH20, a mehanička svojstva su vrlo bliska čeliku DIEVAR. Plastičnost čelika GMH20, PH25 i DIEVAR značajno je bolja nego kod čelika H13, uglavnom zato što je sadržaj Si znatno smanjen u usporedbi s kemijskim sastavom čelika H13, a sadržaj Mo je povećan, a ova promjena u sastavu može poboljšati plastičnost i žilavost čelika. Smanjenje sadržaja Si može poboljšati plastičnost čelika, a DIEVAR čelik ima najniži sadržaj Si, pa je njegova plastičnost najbolja. Općenito, DIEVAR čelik i čelik GMH20 imaju najbolja mehanička svojstva.
(2) Na 610 stupnjeva dugo vremena, trend promjene toplinske stabilnosti čelika GMH20 i čelika PH25 vrlo je blizu, a krivulje se gotovo podudaraju; S produženjem vremena držanja, tvrdoća četiri vrste čelika ima tendenciju da bude ista, oko 35 HRC.
