隨著制造工藝技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的零件采用熱擠壓、熱鍛等熱加工工藝進(jìn)行成型。相關(guān)模具不但要與高溫金屬相接觸，同時還需要在高溫下承受擠壓，沖擊等載荷的作用，這就要求熱作模具材料在高溫下具有良好的抗壓性能。
3Cr2W8V鋼是我國傳統(tǒng)的高熱強(qiáng)型熱作模具鋼，因有較高的紅硬性和熱穩(wěn)定性而廣泛應(yīng)用于黑色金屬和有色金屬的擠壓模具。此外，鉻系熱作模具鋼H13也有廣泛應(yīng)用，其具有良好的綜合力學(xué)性能。4Cr2Mo2W2V熱作模具鋼是新一代的熱作模具鋼，其合金配比是在H13鋼的基礎(chǔ)上降低了鉻、硅元素的含量，加入了強(qiáng)碳化物形成元素鎢；相較于3Cr2W8V鋼，降低了鎢含量，提高了鉬、釩元素的含量；其錳含量明顯高于另外兩種鋼的。目前有關(guān)其性能，特別是高溫性能的報道并不多見，為此，研究人員通過高溫壓縮試驗，研究了該鋼的高溫抗壓性能，并與H13鋼和3Cr2W8V鋼進(jìn)行了對比，探討了材料組織對其高溫抗壓性能的影響。
試驗用鋼H13、3Cr2W8V、4Cr2Mo2W2V均采用電渣重熔冶煉，化學(xué)成分如表1所示。取其860℃退火鋼錠，用線切割機(jī)加工出φ7mm×10.5mm試樣備用。
表1試驗用鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）
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鋼號 |
C |
S |
Mn |
Cr |
Mo |
V |
W |
Fe |
|
H13 |
0.38 |
0.95 |
0.35 |
5.33 |
1.41 |
0.99 |
- |
余 |
|
3Cr2W8V |
0.37 |
0.24 |
0.25 |
2.50 |
0.13 |
0.27 |
7.90 |
余 |
|
4Cr2Mo2W2V |
0.40 |
0.24 |
1.09 |
2.40 |
1.69 |
0.99 |
1.65 |
余 |
將H13、3Cr2W8V、4Cr2Mo2W2V鋼在真空淬火爐和SX2型箱式電阻爐中分別進(jìn)行真空淬火和回火處理，工藝參數(shù)：1020℃淬火＋580℃×2h回火（2次）、1050℃淬火＋560℃×2h回火（2次）、1050℃淬火＋600℃×2h回火（2次），熱處理后獲得相同硬度（約50HRC）的試樣。
采用Gleeble-3500型熱模擬試驗機(jī)進(jìn)行高溫抗壓試驗，以獲得應(yīng)力-應(yīng)變曲線。試驗溫度為620，650，700℃，以５℃/s的速率加熱，壓縮速度為1mm/s。采用EG-UHT型內(nèi)耗儀，在自由衰減模式下對試樣進(jìn)行彈性模量測試，測試溫度范圍為室溫～700℃。利用JEM-200CX型高分辨透射電鏡（HRTEM）對淬回火的4Cr2Mo2W2V鋼組織進(jìn)行分析，觀察碳化物析出形態(tài)、大小及分布等；對碳化物進(jìn)行能譜分析以及衍射花樣標(biāo)定。
結(jié)果表明：在較高溫度下（700℃），4Cr2Mo2W2V鋼的彈性模量和高溫抗壓性能都高于3Cr2W8V鋼和H13鋼的；淬回火后，該鋼的馬氏體板條細(xì)小，組織中只存在較多細(xì)小的MC型碳化物，錳和鉻元素大部分都溶入了基體中，提高了固溶強(qiáng)化作用，有效增強(qiáng)了高溫抗壓性能。（心遠(yuǎn)）
