【摘要】：高速鋼(HSS)具有高硬度、高耐磨性、高切削韌性以及良好的熱硬性;除主要應(yīng)用于工具材料外,在模具及結(jié)構(gòu)材料等方面的應(yīng)用也日益廣泛。采用粉末冶金(PM)工藝生產(chǎn)的高速鋼可以從根本上解決高速鋼碳化物粗大及分布不均勻的問題。但由于高速鋼合金成分復(fù)雜,其致密度與顯微組織對燒結(jié)參數(shù)的選擇十分敏感。因此對粉末冶金高速鋼制備工藝的研究是高速鋼進一步發(fā)展的關(guān)鍵工作。本文采用真空燒結(jié)技術(shù)制備M2粉末冶金高速鋼,并研究其組織與力學(xué)性能。實驗結(jié)果表明:(1)隨著球磨時間的增加,粉末細化速率先快后慢,20h后趨于平緩,且粉末的團聚不斷加劇,開始出現(xiàn)冷焊現(xiàn)象。在燒結(jié)溫度1245℃、保溫時間1h的工藝下所制備的真空燒結(jié)M2粉末冶金高速鋼,其顯微組織均勻、晶粒細小、無碳化物偏析;相對密度達到98%以上,硬度HRC達到52.5,磨損失重為0.032g,抗彎強度為2100MPa。1200℃淬火,550℃三次回火后,硬度HRC達到65以上。(2)碳含量對M2粉末冶金高速鋼試樣的顯微組織有著顯著的影響。碳添加量為1.0wt.%~1.1wt.%的M2粉末冶金高速鋼試樣組織致密,晶粒細小,彌散的M6C與MC型碳化物均勻分布于基體上;碳含量高于1.1 wt.%后,碳化物尺寸明顯變大,并且晶粒內(nèi)的顆粒狀碳化物數(shù)量明顯增多。M2粉末冶金高速鋼隨著碳含量的增加,其顯微硬度值與致密化程度呈上升的趨勢。碳含量對燒結(jié)溫度參數(shù)的影響主要體現(xiàn)在能夠降低高速鋼的燒結(jié)溫度,并擴大燒結(jié)溫度范圍。(3)低成本高速鋼其燒結(jié)窗口在1245℃~1255℃之間。燒結(jié)溫度為1255℃時,M2高速鋼致密化程度相對較高,相對密度達到92%以上。對低成本高速鋼試樣進行了硬度與耐磨性實驗。在加入鎢鐵、釩鐵后,材料洛氏硬度相對于普通高速鋼有所下降,宏觀硬度HRC低于普通高速鋼6~7。隨著燒結(jié)溫度的提高,M2高速鋼耐磨性出現(xiàn)先提高后下降的趨勢。對低成本高速鋼燒結(jié)試樣進行不同淬火溫度的熱處理;隨淬火溫度的升高,試樣硬度逐漸升高,洛氏硬度最高達到55以上。但淬火溫度超過1220℃后,硬度反而出現(xiàn)下降。淬火溫度為1200~1220℃時,高速鋼中晶粒細小,無網(wǎng)狀碳化物組織。
【圖文】：

一種是將預(yù)合金化的粉末加熱到固相線溫度和液相線溫度之間的溫度，進行超固相線溫度燒結(jié)。熔滲是液相燒結(jié)的特例，此時多孔骨架的固相燒結(jié)和低熔金屬浸透骨架后的液相燒結(jié)同時存在。因此，可以得到圖1-1所示的液相燒結(jié)分類圖。

型碳化物會分解為MC與M6C型碳化物。退火前后M2高速鋼顯微組織如圖1-2所示。文獻[28]研究了高速鋼碳化物形貌對熱加工工藝及模具壽命的影響。結(jié)果表明碳化物不均勻分布，增加鋼的過熱敏感性。因碳和合金元素富集，降低了碳化物堆集處熔點，導(dǎo)致碳化物堆集處加熱時晶粒急劇長大，發(fā)生組織過熱、過燒，易引起應(yīng)力集中，成為裂紋源，導(dǎo)致淬火開裂。并且碳化物不均勻堆集易造成碳化物剝落。因碳化物堆集處附近晶粒粗大，降低了晶粒之間結(jié)合力，降低了強韌性與綜合機械力學(xué)性能，，同時該處存在較大組織應(yīng)力，工模具服役時在外力作用下造成碳化物剝落失去精度，導(dǎo)致早期失效。表 1-2 各種類型碳化物中合金元素含量[24-26]Table 1-2 Alloy element content of carbide[24-26]碳化物 W Mo Cr V Co FeM6C 46.0 16.0 3.2 3.8 4.3 27.0MC 2.1 20.7 7.3 42.6 1.7 25.7Cr23C62.0 4.0 50.0 8.0 - 37.0MC 6.2 1.3 4.4 72.0 0.1 6.2富Fe-Cr相12.6 2.1 26.1 5.8 - 53.7M2C 36.0 31.0 7.7 14.7 - 10.71.3.2 合金元素的影響粉末高速鋼中添加元素，在高速鋼中的主要作用是形成硬的碳化物，影響高速鋼中其它碳化物的形成
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF125.1

【參考文獻】

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本文編號：2626312