對(duì)GMH20,、PH25、DIEVAR 和H13 熱作模具鋼進(jìn)行了力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性試驗(yàn),。結(jié)果表明,，經(jīng)過(guò)相同工藝真空熱處理處理后，GMH20 鋼,、PH25 鋼和DIEVAR 鋼的塑性明顯優(yōu)于H13 鋼,，硬度也比H13 鋼高；綜合來(lái)看,，GMH20 和DIEVAR 鋼的力學(xué)性能最佳,。此外，隨著在610 ℃保溫時(shí)間的延長(zhǎng),，這4 種鋼的硬度越來(lái)越接近,，約為35 HRC。
H13 鋼是國(guó)內(nèi)使用非常廣泛的熱作模具鋼,。目前,，低Si 高M(jìn)o 的合金化途徑是改進(jìn)型H13 鋼的一種發(fā)展趨勢(shì)。降低Si 的優(yōu)點(diǎn)是：(1) 減輕∧形或∨形偏析,；(2) 使宏觀組織均勻化,；(3) 細(xì)化微觀凝固組織的樹(shù)枝晶；(4) 減少凝固時(shí)凝固界面上的成分過(guò)冷,；(5) 減少共晶碳化物,；(6) 細(xì)化奧氏體結(jié)晶;(7) 提高塑性和韌度；(8) 減小高溫疲勞裂紋擴(kuò)展速度,；(9) 減小蠕變裂紋擴(kuò)展速度,；(10) 抑制淬火冷卻時(shí)的貝氏體轉(zhuǎn)變；(11) 提高抗熱裂性,。提高M(jìn)o 的優(yōu)點(diǎn)是：(1) 提高淬透性,，抑制晶界碳化物的析出和貝氏體轉(zhuǎn)變；(2) 提高回火抗力；(3) 提高高溫強(qiáng)度和高溫蠕變強(qiáng)度,；(4) 提高抗熱裂能力；(5) 提高韌性,；(6) 共晶碳化物細(xì)化和碳化物分布均勻,。在研究熱作模具鋼的高溫性能時(shí)，許多學(xué)者利用熱穩(wěn)定性試驗(yàn)來(lái)表征材料保持組織穩(wěn)定的能力和在高溫下工作時(shí)硬度,、強(qiáng)度等力學(xué)性能的變化,。
DIEVAR 鋼、GMH20 鋼和PH25 鋼就屬于低Si 高M(jìn)o 改進(jìn)型H13 鋼,，現(xiàn)將3 種鋼與H13 鋼一起進(jìn)行熱處理,，采用相同的熱處理工藝，比較4 種鋼材的硬度,、力學(xué)性能,、沖擊韌度和熱穩(wěn)定性。
試驗(yàn)材料及方法
1.試驗(yàn)材料的成分
試驗(yàn)材料為GMH20 鋼,、PH25 鋼,、DIEVAR 鋼和H13 鋼，4種材料分別加工成拉伸,、沖擊和熱穩(wěn)定性硬度試樣,，試驗(yàn)材料的化學(xué)成分如表1 所示。
2.試驗(yàn)方法
常溫沖擊采用V 型缺口矩形試樣,，沖擊試樣為10 mm × 10 mm × 55 mm,，按照GB/T 229-2007《金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法》測(cè)定，沖擊試驗(yàn)在ZBC230Z-B 型沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,。拉伸試驗(yàn)在CMT5305 型萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,，試棒選用 10 拉伸試棒。用Neophot30 型金相顯微鏡觀察顯微組織,。用HRS-150 型數(shù)顯洛氏硬度計(jì)測(cè)定硬度,。4 種材料力學(xué)性能的熱處理工藝為：1020 ℃直接氣冷淬火，560 ℃和595 ℃各回火3 h,。
熱穩(wěn)定性是熱作模具鋼的主要性能之一,，它反映了模具鋼在高溫下工作時(shí)抗軟化的能力，關(guān)系到鋼的高溫性能,。4 種試驗(yàn)鋼材屬于H13 鋼類(lèi)的熱作模具鋼,，主要用作鋁合金壓鑄模材料。鋁合金的熔點(diǎn)一般在600 ℃左右,，如坯料在模具型腔內(nèi)流動(dòng),，溫度會(huì)更高。因此，熱穩(wěn)定性試驗(yàn)溫度選擇為610 ℃,。本試驗(yàn)的加熱爐為YFX10/13Q-GC 高溫箱式電阻爐,，試樣尺寸為15 mm × 15 mm × 10 mm。試樣采用1020 ℃先預(yù)冷再氣冷淬火,，560 ℃,、590 ℃兩次回火后，放入高溫箱式爐中,，進(jìn)行610 ℃回火,，回火時(shí)間分別為2 h、4 h,、6 h,、8 h、10 h,、15 h 和20 h,。測(cè)定不同保溫時(shí)間后的試樣硬度，并繪制曲線(xiàn),。
3.結(jié)論
(1) GMH20 鋼,、PH25 鋼的力學(xué)性能優(yōu)于H13鋼，接近DIEVAR 鋼,，尤其是GMH20 鋼,，力學(xué)性能與DIEVAR 鋼十分接近。GMH20,、PH25 和DIEVAR鋼的塑性明顯優(yōu)于H13 鋼,，這主要是因?yàn)? 種鋼與H13 鋼的化學(xué)成分相比，Si 的含量大大降低,，而Mo的含量增加,，這種成分的變化，可提高鋼的塑性和韌性,。Si 含量的降低,，可以提高鋼的塑性，DIEVAR 鋼的Si 含量最低,，所以其塑性最好,。綜合來(lái)看，DIEVAR 鋼和GMH20 鋼的力學(xué)性能最好,。
(2) 在610 ℃長(zhǎng)時(shí)間保溫時(shí),，GMH20 鋼和PH25鋼熱穩(wěn)定性變化趨勢(shì)十分接近，曲線(xiàn)幾乎重合,；隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng),，4種鋼材的硬度趨于相同,，約為35 HRC。