D2耐磨板是一種高碳高鉻萊氏體型冷作模具鋼,其特點是:含碳量高、合金元素多,鋼中存在大量的碳化物,具有高硬度、高耐磨性、良好韌性及優良的抗變形性能。但脆性大,變形抗力大,鍛造溫度范圍較窄,脫碳傾向大。為此,研究了淬火溫度和冷卻方式對D2耐磨板組織和性能影響,獲得D2耐磨板最佳淬火工藝,對于D2耐磨板的開發應用,具有重要意義。
顯然試驗鋼中的Si、W和Cr與標準的D2(Cr12MoVCo)耐磨板的化學成分有相當大的不同,其中Si的含量達到1.1%,而標準的D2耐磨板只含常規的Si量,試驗鋼中還加入了一定量的W,同時還把Cr量降低。
將棒材坯料采用線切割機加工成10mm×10mm×10mm若干小試樣在實驗室馬弗爐進行淬火加熱試驗。為了保證試樣的原始組織一致而不影響淬火的硬化特性,對所有用于淬火加熱試驗的試樣都在860℃保溫15min,水冷至400℃,馬上在730℃保溫60~90min,出爐空冷,進行預冷球化退火處理。將之前經過退火處理的試樣分成9組,淬火溫度分別采用960、980、1000、1020、1040、1060、1080、1100、1120℃。將實驗室馬弗爐升溫到上述選定的淬火溫度后保溫10min以保證爐溫恒定,為了使被加熱的試樣溫度準確一致,將試樣放入爐中熱電偶附近區域,保溫40min后取出,進行不同加熱溫度和不同冷卻方式(水冷、油冷、霧冷、空冷)的淬火處理。結果表明:
?。?)D2耐磨板隨著淬火溫度的升高,不同冷卻方式都會有硬度峰值。980℃淬火時,4種冷卻方式都出現硬度峰值。油冷條件下,在1020℃淬火出現第二個硬度峰值。當采用霧冷和風冷時,其第二個峰值在1040℃左右淬火出現。
?。?)在980~1040℃溫度區間內,馬氏體中飽和的碳和合金元素達到適中的程度,淬火冷卻速度慢時,基體中的殘留奧氏體量較少,試樣硬度主要受馬氏體中的碳和合金元素含量的影響。
(3)在980~1040℃溫度區間內,淬火冷速越慢,碳和合金元素有足夠的時間進行析出,淬火加熱溫度越高,溶解的碳和合金元素越多,冷卻析出的細小碳化物越多,產生更高的析出強化。采用霧冷方式冷卻,D2耐磨板不出現淬火裂紋,適合應用于D2鋼的淬火冷卻工藝。