论文部分内容阅读
4Cr5MoSiV1热作模具钢是广泛应用于制造铝型材热挤压模具的钢种。本文结合江顺模具公司的生产实际，系统研究了热处理及气体氮化工艺对4Cr5MoSiV1钢组织和力学性能的影响，得到如下结果:
4Cr5MoSiV1钢经正火+等温球化退火工艺处理后，带状偏析明显改善;网状碳化物链大面积消除;碳化物较小，并呈球状，主要为M7C3与MC型，并伴有少量M2C型碳化物;组织评级为AS2级;硬度为204HBW能满足切削加工的要求。
4Cr5MoSiV1钢淬火后的未溶碳化物类型主要为MC型和M2C型，这两种类型的碳化物存在于淬回火的各个阶段。一次回火后，无明显合金碳化物析出，二次回火后有明显的含Cr和Fe的MC型碳化物弥散析出，板条马氏体中位错密度相较于淬火态明显降低，组织得到回复。
4Cr5MoSiV1钢经1030℃淬火后，晶粒度为10级，570℃二次回火后，显微组织评级为HS3级，残余奥氏体量仅为4.33％，硬度值为48.4HRC，550℃高温环境中的抗拉强度达1236MPa，延伸率为10.52％。故1030℃淬火+570℃二次回火为优化的热处理工艺。
氮化前表面粗糙度的降低会使4Cr5MoSiV1钢气体氮化后获得的ε相化合物层增厚。经400#砂纸磨削的试样氮化后，不仅获得合适的ε相化合物层及表面粗糙度(Ra≈00nm)，而且与机械抛光试样同样具有较好的硬度分布和热稳定性。
经二次氮化气体渗氮处理后4Cr5MoSiV1钢表面沉积着颗粒状氮化物，氮化层由白亮化合物层(7μm)和扩散层(220μm)组成。化合物层主要由ε-Fe3N相和γ’-Fe4N相组成，随着距表面距离的增加，ε-Fe3N相和γ’-Fe4N相的含量逐渐减小至消失，而CrN相和α-Fe的含量逐渐增强。氮化层显微硬度随着距表面距离的增加而呈阶梯式的下降。
氮化前对4Cr5MoSiV1钢进行预氧化处理可加速气体渗氮过程，在相同的氮化工艺下得到较厚的氮化层。但预氧化时产生的氧化脱碳层，使表面硬度显著下降，易导致热疲劳性能的降低，并在使用过程中造成表面氮化层的脱落，因此应在实际生产过程中避免氧化脱碳层的产生。