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H13模具鋼和3Cr2W8V鋼是目前中國使用更廣泛的兩種熱鍛模具鋼。H13鋼具有良好的綜合力學(xué)性能和冷熱疲勞性能，能夠滿足一般模鍛條件的要求。但H13鋼作為中耐熱熱作模具鋼，不宜在600℃以上工作，淬透性差，不利于大截面模具的制造，因此其應(yīng)用受到限制。3CrW8V鋼是我國較早使用和廣泛使用的高強(qiáng)度熱鍛模具鋼。熱穩(wěn)定性好，使用溫度可達(dá)650℃。然而，由于其差的熱疲勞性能和導(dǎo)熱性，它容易由于熱疲勞而破裂甚至斷裂。中合金DM鋼是由科研團(tuán)隊自主開發(fā)的新型熱鍛模具鋼。通過測量熱穩(wěn)定性曲線和觀察三種熱鍛模具鋼的顯微組織，對比分析了三種鋼的熱穩(wěn)定性能的優(yōu)缺點以及熱穩(wěn)定性過程中顯微組織的變化。
三種試驗鋼均采用電渣重熔法冶煉，其化學(xué)成分見表1，熱處理工藝及硬度值見表2。淬火、加熱和冷卻均在WZC-60真空淬火爐中進(jìn)行，回火在S2-5-12箱式爐穩(wěn)定在試驗溫度時進(jìn)行。
熱穩(wěn)定性試驗的試樣尺寸為10mm×10mm×15mm，試樣在S2-5-12箱式爐中分別于580℃、620℃和650℃保溫24小時，然后用69-1型洛氏硬度計按照GB/T230.1-2000測定三種試驗鋼在不同溫度下的洛氏硬度值。用蔡司超40場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察不同保溫溫度下樣品的微觀結(jié)構(gòu)，用JEM-2010高分辨率投影電子顯微鏡觀察不同保溫溫度下的樣品，并對碳化物類型進(jìn)行標(biāo)定。
結(jié)果表明:
(1)在650℃熱穩(wěn)定過程中，3Cr2W8V鋼中的大量W元素溶解在基體中，導(dǎo)致固溶強(qiáng)化；在熱穩(wěn)定過程中，DM鋼由于亞穩(wěn)θ相在高溫下分解而硬化，大量Mn元素溶解在基體中，阻礙了馬氏體基體的恢復(fù)。兩者相輔相成，確保其優(yōu)越的熱穩(wěn)定性。
(2)在580、620和650℃下24h的熱穩(wěn)定性試驗中，DM鋼的硬度始終高于3Cr2W8V和H13鋼。隨著保溫溫度的升高，硬度前期下降較快，后期趨于穩(wěn)定。
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