简论冷作粉末冶金高钒含铌冷作模具钢学术

论文导读：
摘要：随着加工制造业向中国转移,国民经济进展对高品质工模具材料提出了愈来愈高的需求。目前国内大部分模具钢采取铸锻工艺生产,铸锻工艺历程中合金元素容易发生偏析,生成粗大组织,影响到模具钢的性能。本论文采取粉末冶金工艺策略,制备了两种高钒合金冷作模具钢2.45%C-5.25%Cr-1.3%Mo-9.75%V-0.9%Si(AHPV10)及2.45%C-5.25%Cr-1.3%Mo-8.64%V-1.7%N b-0.9%Si(AHPV9Nb2),开展了合金成分设计、工艺历程合金组织转变、热处理工艺、合金力学性能以及耐磨性能的探讨。论文对AHPV10及AHPV9Nb2热力学平衡相组成及相转变开展了探讨。采取Thermal-Calc软件及TCFE数据库计算了AHPV10相图,以相种类、含量及成分三个方面对相图计算结果进行了验证,相图计算结果与实验结果有较好吻合。浅析了铌对高钒合金相转变的影响,当铌处于0Nb%≤1.7%时,有利于得到更加均匀的组织,选定含铌1.7%的AHPV9Nb2作为探讨对象。粉末态AHPV10及AHPV9Nb2相组成为马氏体、残余奥氏体和MC碳化物。AHPV9Nb2中铌固溶于富钒MC碳化物,形成钒铌复合型MC碳化物。铌的固溶降低了MC碳化物形核势垒,有利于形成更加细小MC碳化物。经实验测定,AHPV10粉末中MC碳化物D50为0.47pm,AHPV9Nb2粉末中MC碳化物D50为0.37μm。热等静压后,得到相对密度为100%的锭材,AHPV10及AHPV9Nb2相组成为铁素体、MC碳化物。热等静压历程中,碳化物析出及长大,AHPV10粉末中原有碳化物平均半径长大至0.35μm,新析出碳化物平均半径为0.037μm,占总碳化物体积分数1.97%。AHPV9Nb2粉末中原有碳化物平均半径长大至0.28μm,新析出碳化物平均半径为0.058μm,占总碳化物体积分数0.31%。论文对退火态锻坯的组织结构进行了探讨,AHPV10及AHPV9Nb2相组成为铁素体、MC碳化物,MC碳化物结构主要为VC,部分VC中碳空位有序化后转变为V6Cs。对锻坯进行了热处理,MC碳化物在回火历程二次析出,采取电解萃取的策略提取了AHPV10中MC碳化物。探讨表明,1120℃淬火+540℃回火后,一次析出MC碳化物Ds0为1.03μm,二次析出MC碳化物Dso为21.77nm,两种碳化物的类型相同,二次析出碳化物中含有更多的Cr、Fe合金元素。一次析出MC碳化物质量分数为14.0%,二次析出MC碳化物质量分数为5.9%。论文对AHPV10及AHPV9Nb2力学性能进行了探讨。1120℃淬火后,AHPV10及AHPV9Nb2在回火温度为450℃时硬度达到最大值,分别为HRC63.9及HRC64.3。随着回火温度的升高,弯曲断裂性质由脆性断裂向韧性断裂转变,AHPV10及AHPV9Nb2体现出相近的屈服强度。AHPV9Nb2断裂前能够承受更大的变形,总体上体现出更好的抗弯强度。AHPV10及AHPV9Nb2冲击韧性随着回火温度升高而升高,冲击试样断口体现为脆性断裂特点。论文探讨了硬度及碳化物粒度对耐磨性能的影响。当AHPV10及AHPV9Nb2硬度较高时,磨损机制主要为粘着磨损,AHPV9Nb2体现出更好的抗粘着磨损性能。当AHPV10及AHPV9Nb2硬度较低时,磨损机制为粘着磨损加磨粒磨损的混合型。AHPV10体现出更好的抗磨粒磨损性能。关键词：粉末冶金论文冷作模具钢论文微观组织论文力学性能论文耐磨性能论文
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ABSTRACT6-8
目录8-10
第一章 文献综述10-43

1.1 引言10-11

1.2 冷作模具失效机理11-15

1.3 合金元素在冷作模具钢中的作用15-23

1.4 冷作模具钢制备工艺及性能23-42

1.4.1 铸锻冷作模具钢23-29

1.4.2 粉末冶金冷作模具钢29-39

1.4.3 运用比较39-42

1.5 论文探讨内容与目标42-43

第二章 材料制备及实验策略43-48

2.1 材料制备策略44-46

2.2 材料性能测论文导读：MC碳化物析出动力学浅析86-945.4本章小结94-95第六章粉末冶金高钒含铌冷作模具钢力学性能和耐磨性能95-1076.1引言956.2硬度95-966.3抗弯强度96-1006.4冲击韧性100-1026.5耐磨性能102-1056.6本章小结105-107第七章结论107-109本论新点109-110发表论文和参加科研情况说明110-111参考文献111-121致谢121
试策略46

2.3 碳化物电解萃取46-47

2.4 碳化物粒度图像浅析47-48

第三章 实验钢成分设计48-59

3.1 引言48

3.2 相图计算与验证48-55

3.3 实验钢成分55-57

3.4 本章小结57-59

第四章 粉末冶金高钒含铌冷作模具钢制备历程组织与转变59-77

4.1 引言59

4.2 粉末组织结构59-66

4.3 热等静压后组织66-69

4.4 锻造及热处理后组织69-75

4.5 本章小结75-77

第五章 碳化物析出热力学及动力学探讨77-95

5.1 引言77

5.2 粉末中MC碳化物形核热力学浅析77-86

5.3 热等静压历程MC碳化物析出动力学浅析86-94

5.4 本章小结94-95

第六章 粉末冶金高钒含铌冷作模具钢力学性能和耐磨性能95-107

6.1 引言95

6.2 硬度95-96

6.3 抗弯强度96-100

6.4 冲击韧性100-102

6.5 耐磨性能102-105

6.6 本章小结105-107

第七章 结论107-109
本论新点109-110
发表论文和参加科研情况说明110-111
参考文献111-121
致谢121