氮含量對(duì)8418熱作模具鋼熱疲勞性能的影響
8418模具鋼是在H13模具鋼基礎(chǔ)上開發(fā)的新一代熱作模具鋼，其在熱強(qiáng)性、韌性、抗回火軟化性能及熱疲勞性能等方面表現(xiàn)優(yōu)異，滿足了當(dāng)前模具制造業(yè)對(duì)大型壓鑄模、熱鍛模、熱擠壓模材料的需求。通過對(duì)實(shí)際應(yīng)用中不同氮含量的熱作模具使用性能的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)氮含量較高的熱作模具鋼性能較含量低的要差一些。中山華氏撫順特鋼以8418熱作模具鋼為研究對(duì)象，從裂紋的萌生、擴(kuò)展過程，并結(jié)合截面硬度梯度及損傷因子，對(duì)比分析了氮含量對(duì)其熱疲勞性能的影響。
8418模具鋼作為試驗(yàn)材料，采用先進(jìn)冶煉技術(shù)并結(jié)合多向鍛造、高溫?cái)U(kuò)散處理及超細(xì)化處理等制造工藝生產(chǎn)的3塊熱作模具鋼8418模塊，3塊試驗(yàn)鋼合金成分保持基本一致，并具有極高的純凈度、致密度，較低的硫、磷及氧、氫含量，僅將氮含量調(diào)整為3個(gè)不同水平。分別從含量為0.0044%、0.008%和0.0105%的8418鋼上線切割切取試樣3組。將所有試樣在1030℃保溫30min后油淬，然后在600～610℃回火兩次，每次2h，將硬度提高到46.5～47.5HRC。加工成熱疲勞試樣。
熱循環(huán)方式：25～700℃，加熱時(shí)間為4.5s，冷卻時(shí)間8.6s，加熱與冷卻時(shí)間間隔均為0.5s，冷卻介質(zhì)為自來水。
分別對(duì)3組試樣進(jìn)行100、300、400、1000、2000、3000、4000次熱疲勞試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)試樣進(jìn)行處理，結(jié)合變倍體視顯微鏡觀察并拍攝表面或截面裂紋形貌、采用高分辨掃描電鏡觀察熱疲勞試樣表面和心部的微觀組織、采用顯微硬度計(jì)測(cè)量熱疲勞試樣截面硬度梯度的變化及熱疲勞損傷因子計(jì)算機(jī)輔助分析軟件對(duì)3組試樣的熱疲勞損傷程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
結(jié)果表明：隨著熱疲勞循環(huán)次數(shù)的增加，與氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0044%和0.0080%的8418鋼試樣相比，氮含量為0.0105%的試樣的熱疲勞裂紋更早萌生；3000次循環(huán)后，8418模具鋼的表面硬度下降幅度最大，抗回火軟化能力最弱；且熱疲勞損傷因子最大，熱疲勞性能最差。因此，減少氮含量有利于提高8418熱作模具鋼的熱疲勞性能，大大延長(zhǎng)熱作模具使用壽命。
資料來源：中山華氏模具鋼
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