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热作模具钢DM的高温稳定性和热疲劳性能

1399 编辑：中冶有色网来源：施渊吉,于林惠,于照鹏,成功,吴晓春,滕宏春

2024-04-09 14:18:20

热作模具用于热锻、压铸和挤压等热成形[1]，承受严酷的温度和机械载荷应用于锻造的模具其寿命的受限因素包括：疲劳造成的断裂、磨损引起的尺寸误差和在过载条件下产生的应力集中[2] 应用于压铸模具的失效类型可分为：大尺寸裂缝，角裂以及磨损或侵蚀引起的龟裂[3] 铝挤压模具的两种主要失效方式的比例为：疲劳断裂为46%，磨损为26%[4] 热疲劳性能是影响金属热成形过程中模具性能和经济效益的关键因素[5]，因此具有较好高温服役性能的新型热作模具钢DM备受关注制造热作模具的材料，一般选用含碳量(质量分数，下同)为0.4%左右的中合金钢，如H13和3Cr2W8V钢，其合金总量较为接近，分别约为9.0%和12.0%，淬火硬度为55 HRC左右同时，此类材料在服役过程中承受较高的热应力载荷，容易发生回火软化，而基体中细小弥散的第二相颗粒与滑移位错交互作用产生强化因此，具有二次硬化的材料抗回火软化能力较强国内外学者研究了材料的高温热稳定性和热疲劳性能机理 Abel等[6]研究淬火时效合金经受疲劳载荷反复剪切时发现，共格相重溶于基体导致软化；McGrath等[7]研究发现，淬火时效合金在疲劳应力作用下组织中出现明显的无碳化物析出区域；崔辰硕等[8]指出，碳化物与运动位错的交互作用是影响热强性的重要因素；Yan等[9]研究9%~12%Cr铁素体-马氏体耐热钢时发现，提高析出相的稳定性、优化析出相的分布是提高组织稳定性的关键李爽等[10]对比研究了SDCM钢和H13的组织与性能，认为碳化物类型不同引起的抗回火性能和高温导热率的差异，是SDCM-S材料比H13钢具有更高的热疲劳性能的原因 Min等[11]认为，高温稳定性主导热作模具钢的抗热疲劳性能，归因于高硬度对非弹性变形的抑制，并分析了碳化物对热疲劳行为的影响杨金侠[12]发现，K465镍基高温合金的高温稳定性、热疲劳性能都与MC碳化物分解、M6C碳化物析出和gama prime相的形态演变密切相关因此，对于碳化物类型丰富的热作模用材，分析其碳化物演变特征是研究其高温稳定性与热疲劳性能的重点本文研究新型热作模具钢DM在不同服役条件下的组织和性能，计算碳化物生成自由能并阐明高温热稳和热疲劳两种服役条件下DM钢的组织演变机理 1 实验方法1.1 实验用材料的制备实验用新型锻模用材DM钢的制备工艺为：40 t EF+

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