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DC53模具鋼回火特性及韌性分析
DC53模具鋼回火特性及韌性分析
對特種冷作模具鋼DC53在不同回火溫度下硬度和沖擊韌性的變化情況作了研究，結(jié)果表明，DC53在200℃ 左右回火時，既可保持較高的硬度，又具有較好的沖擊韌性，適合于制造精密沖模、修整模和冷軋輥輪，要求耐磨損、高韌性的模具工作零件。
一、DC53的基本性能
DC53是在SKD11(Crl2MoV)基礎(chǔ)上改進的冷作模具鋼，常規(guī)熱處理條件下，殘余奧氏體幾乎全部分解，一般可省略深冷處理，在較強硬度下仍可保持較高的韌性。
DC53經(jīng)1040℃ 淬火和520～530℃高溫回火后，硬度HRC可達62～63，韌性為Crl2MoV的兩倍，是目前常用的冷作模具鋼中*高的，且切削性、磨削性較好，電加工變質(zhì)層殘余應(yīng)力小，殘余奧氏體極少，碳化物細小并分布均勻。
因模具受力情況較復(fù)雜，有些模具工作零件需具備一些特殊的力學性能，若按標準的熱處理工藝往往無法達到理想的工作性能要求，需通過熱處理對硬度、韌性和耐磨性等基本特性作適當調(diào)整，以達到模具*佳工作狀態(tài)．淬火溫度和回火溫度則是熱處理的主要工藝參數(shù)，本文著重研究DC53的回火特性。
二、實驗設(shè)計
實驗中，對DC53熱處理規(guī)范略作一些變化，適當調(diào)整了淬火溫度，回火溫度取6檔，即100℃ ，200℃ ，300℃ ，400℃ ，500℃ ，600℃。100℃回火選用101-2型干燥箱進行加熱，其余采用SX-25-12型箱式電阻爐加熱，每個回火溫度取兩個試樣。
硬度測試選用金屬洛氏硬度試驗，在常溫下進行，采用HBRVU-187.5型布洛維光學硬度計。
沖擊試驗采用10mm×10mm×55mm無缺口試樣，在JB30B沖擊試驗機上進行，沖擊能量為0.3 KN.m或0.15 KN.m。
實驗結(jié)果與分析
1、硬度值
對每個試樣各取3個不同位置點測硬度，得出各回火溫度下的硬度值，綜合各試樣的硬度值，DC53在100～500℃回火時，硬度值變化并不大；在400℃中溫回火時硬度略高，標準熱處理回火后的硬度峰值一般在520℃左右；在600℃ 高溫回火后，硬度大幅下降，平均HRC硬度值僅為52．4，故回火溫度不宜太高。
2、沖擊韌性
回火后，磨去試樣表面的氧化脫碳層，測出不同回火溫度下各試樣的沖擊值，綜合各試樣的沖擊值，DC53在200℃回火時，平均沖擊值達到60 J/cm2以上．在500℃回火時，沖擊韌性較差，表現(xiàn)出一定的高溫回火脆性．600℃以上回火沖擊韌性很好，但硬度大為下降，達不到使用要求．
三、實驗結(jié)果分析
實驗結(jié)果表明，DC53總體回火穩(wěn)定性較好，在一定回火溫度范圍內(nèi)，硬度和沖擊值變化不大；在400～500℃回火時韌性大幅度下降，出現(xiàn)回火脆性現(xiàn)象；在600℃回火時，試樣的韌性很高，沖擊值達到85 J/cm2，但硬度大幅下降．在生產(chǎn)中，對于一些硬度、耐磨性要求不太高而韌性要求較高的冷作模具可采用高溫回火；對硬度要求較高，同時又要具有較高韌性的冷作模具，宜采用200℃左右的低溫回火．其他回火溫度下的硬度和沖擊值可采用合適的計算方法(如插值法、函數(shù)逼近等)預(yù)測，再用實驗驗證．淬火態(tài)試樣中碳化物呈斷續(xù)細帶狀分布，200℃回火后碳化物呈均勻分布，且組織內(nèi)幾乎不存在大塊狀碳化物，故韌性較好．從斷口形貌看，200℃回火組織斷口的解理臺階遠少于淬火態(tài)試樣，5000倍金相中的斷口有一些小而淺的韌窩，顯示其有一定的韌性．回火后，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變較充分，碳化物細小并分布均勻，使韌性增加．
四、結(jié)論
    1、適當調(diào)整淬火溫度后，DC53在200℃回火時硬度和沖擊韌性都較高；在400～500℃ 回火時硬度較高，韌性大幅度下降；在600℃ 回火時沖擊韌性很高，硬度顯著下降．
    2、形狀復(fù)雜的精密沖模、修整模、冷軋輥輪等工模具宜采用低溫回火工藝，以使模具工作零件獲得高硬度、高韌性、耐磨性好、強度高，可有效延長模具壽命，防止過度磨損、變形、開裂等早期失效現(xiàn)象．
    3、受沖擊載荷較大的復(fù)雜模具可采用低淬高回工藝，以得到較高的沖擊韌性，防止模具產(chǎn)生脆性斷裂現(xiàn)象。



編    輯：日加金屬制品（上海）有限公司技術(shù)部
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