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高合金工具钢获得超塑性的新方法

高性能的工具钢往往含有大量贵重合金元素,因此减少加工中的材料损耗,具有重要的经济价值。对于形状复杂的工模具,用常规切削加工会造成材料和工时的浪费,若能采用超塑性成形技术,不但可以对形状复杂的刀模具一次成形,大大减少材料损耗,而且可以获得较高的精度和较低的表面粗糙度。最近,国内有专利(申请号:200410024855.4;公开号:CN1704495)发明了一种使高合金工具钢获得超塑性的新办法,可以使高钒高钴高速钢1.35C-6W-4.5Mo-4.2Cr-3.3V-8.3Co余Fe(wt%),达到327%伸长率,超过了迄今文献报道过的高速钢(包括粉末高速钢)超塑性的最好水平。

这种方法的基本特点是:采用喷射成形工艺制备坯料然后经高温大压下量轧制。喷射成形工艺的快速凝固效果使得坯料避免了合金元素的宏观偏析,也避免了粗大碳化物颗粒和碳化物晶界网络的生成,实现组织的均匀细化。试验表明,喷射成形所得到的坯料具有很好的热加工性能,可以实现一次变形量高达5080%而无开裂的热加工。由此,可以对此坯料实行大压下量热轧。经过大压下量热轧,可以使喷射成形坯料充分致密化,使喷射成形过程中可能生成的微小缺陷或孔洞得到弥合,同时也使组织及各类合金碳化物颗粒进一步细小,分布更加均匀。由此获得了超塑性。试验表明,所获材料在7801000℃及1.0×10-21.0×10-4s-1应变速率下最高可达327%伸长率,而且在1.0×10-1这样的高应变速率下仍有100%以上的拉伸伸长率。在此之前,曾有报道,用循环淬火的方法可以使高速钢获得超塑性,但其最高拉伸伸长率仅为192%。

从已发表的其它文献看,用喷射成形与大加工量热变形(包括热轧和等温锻造)相结合,可以使高合金高碳钢铁材料获得超塑性,具有一定的普遍性。比如:GCr15轴承钢,M2高速钢以及各种超高碳钢。因此,这种相对简单,具有创新特点而具有很大应用前景的超塑化方法值得注意。



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