回火温度对3Cr2MnNiMoV钢组织与力学性能的影响

 预硬型塑料模具钢是根据用户使用性能和要求进行调质处理，用户得到材料可直接加工成模具就可以使用的塑料模具钢，避免了热处理所造成的脱碳、开裂、变形等缺陷。1.2738塑料模具钢是常用的预硬型塑料磨具钢，在实际生产中，厚度小于200mm的钢板可以采用正交+回火处理供货，能够获得较为理想的组织和性能，但尺寸规格较大时，生产难度增大，容易产生开裂等问题。3Cr2MnNiMoV钢是钢铁研究总院开发的新型高性能预硬化塑料磨具钢，具有比1.2738钢更优异的力学性能。研究表明，增加合金元素Mo、V除了提高回火稳定性和淬透性，还能细化晶粒、产生固溶强化、改善碳化物分布，提高力学性能。 在所有微合金化元素中，V是最适合产生稳定而强烈的沉淀强化元素。研究表明，添加的V元素在热轧态下被隐藏在马氏体、贝氏体、铁素体的基体内，在加热至500℃时析出，主要形成VC和VN化合物，以析出强化方式提高钢的强度。昆明理工大学材料学院的研究者研究了回火工艺对新型3Cr2MnNiMoV塑料磨具钢显微组织和力学性能的影响，为优化钢材的生产工艺提供参考依据。 实验钢采用25kg真空感应炉冶炼，其主要化学成分（质量分数，%）为：0.30C，1.00Mn，2.03Cr，0.21Mo，0.90Ni，0.10V，0.23Si，其余Fe。钢锭经退火后，锻造成材，球化退火后进行组织观察，样品尺寸为Φ16m×15mm。钢材经粗加工成不同力学性能试样毛坯后进行热处理试验，热处理工艺为：750℃预热30min，在880℃保温30min，油冷到室温，然后分别在380、400、420、440、460、480、500、520、540、560、580、600、620、640℃空冷回火2h。为了研究回火温度对3Cr2MnNiMoV钢力学性能的影响，分别在500、550、600、640℃回火温度进行热处理试验。试验结果表明： （1）试验钢的淬火组织为马氏体+残留奥氏体+未溶碳化物，经380～640℃回火后，随温度升高，试验钢回火硬度、抗拉强度和屈服强度逐渐降低，而冲击功和断面收缩率显著增加； （2）试验钢经380～640℃回火后组织为回火马氏体+残留奥氏体+碳化物，随回火温度升高，渗碳体由短杆状变为球状，α相发生回复，C和合金元素不断发生脱落，伴随着VC析出和（Fe、Mn、Cr、Mo）C相的粗化； （3）经560℃回火后，试验钢具有最佳的综合力学性能：硬度44HRC，冲击功65J，抗拉强度1450MPa，屈服强度1300MPa，断面收缩率61%。试验钢的最佳热处理工艺为880℃淬火+560℃回火。