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種鋼的硬度越來越接近，約為35HRC。

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枝晶;(4)減少凝固時(shí)凝固界面上的成分過冷;(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。

1、試驗(yàn)材料及方法

1.1、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。

1.2、試驗(yàn)方法

常溫沖擊采用V型缺口矩形試樣，沖擊試樣為10mm×10mm×55mm，按照GB/T229-2007《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3h。

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15mm×15mm×10mm。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2h、4h、6h、8h、10h、15h和20h。測(cè)定不同保溫時(shí)間后的試樣硬度，并繪制曲線。

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35HRC。