【摘 要】
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D2冷作模具钢具有高碳高合金的成分特点,这种特点使其拥有比较优秀的性能,例如较高的抗压强度、高耐磨性。同时,这种成分特点也导致了D2冷作模具钢存在尺寸较大,数量较多的碳化物,这些碳化物的尺寸和分布会严重影响模具钢的加工性能和使用性能。国内外主要采用铸造工艺、喷射成型、粉末冶金和电渣重熔工艺来冶炼模具钢,其中铸造工艺很难消除大尺寸碳化物,粉末冶金和喷射成型工艺虽然能改善碳化物的偏析,但其产品夹杂物含
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D2冷作模具钢具有高碳高合金的成分特点,这种特点使其拥有比较优秀的性能,例如较高的抗压强度、高耐磨性。同时,这种成分特点也导致了D2冷作模具钢存在尺寸较大,数量较多的碳化物,这些碳化物的尺寸和分布会严重影响模具钢的加工性能和使用性能。国内外主要采用铸造工艺、喷射成型、粉末冶金和电渣重熔工艺来冶炼模具钢,其中铸造工艺很难消除大尺寸碳化物,粉末冶金和喷射成型工艺虽然能改善碳化物的偏析,但其产品夹杂物含量高而且这两种生产成本也非常高。因此,本文通过研究D2冷作模具钢凝固时的冷却速度来分析碳化物的形成机理。本课题利用高温激光共聚焦显微镜进行重熔实验获得不同冷却速度试样,引用Scheil模型计算了D2冷作模具钢中碳化物的析出温度及析出顺序,利用扫描电镜研究了冷却速度对D2冷作模具钢中碳化物的二维形貌的影响,同时利用XRD分析了不同冷却速度试样的碳化物类型,利用电解萃取方法萃取出不同冷却速度试样中的碳化物,研究分析冷却速度的改变如何影响D2冷作模具钢中碳化物的生长机理。研究结果表明,D2冷作模具钢的固相线温度为1377 K,液相线温度为1672K,其中M7C3、M23C6和MC的析出温度分别为1473 K、1060 K和1270 K。冷却速度增加改善了碳化物的形貌和尺寸,但D2冷作模具钢中碳化物的析出类型不随冷却速度的改变而改变,冷却速度的增加碳化物尺寸明显减小,同时碳化物网被打散,增加了基体的连续性;增加冷却速度,碳化物平均网距减小,拟合出的D2冷作模具钢碳化物平均网距与冷却速度的关系式为y=55.68+31.86exp（-2.68x）;冷却速度较低时,碳化物在二维形貌下体现为由棒状和块状组成的鱼骨状,在三维形貌下碳化物以相互搭桥的方式生长,呈现为片层状分布,长度为50μm左右,冷却速度较高时,碳化物在二维形貌下为六角形长度约5μm,在三维形貌下为六角形管状。
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