为什么冷作模具钢含碳量普遍高于热作模具钢?

为什么冷作模具钢含碳量普遍高于热作模具钢?
这是由于它们各自的工作条件决定的。
冷作模具钢而言,由于其工作条件要求它应具有较高强度、硬度与耐磨性,所以钢中需要加入大量的碳元素,呈高碳状态,多数冷作模具钢为高碳钢。
冷作模具钢中的碳元素一方面固溶于铁元素的晶格中造成晶格强烈畸变而强化基体组织(马氏体),另一方面与铁元素及其他合金元素形成各种碳化物,组成钢中的强化相。这些强化相具有较高硬度,若能呈细小颗粒状弥散地分布于基体组织中,那么基体组织与强化相的联合作用,将使钢呈现出较高强度、硬度与耐磨性,满足使用要求。韧性的保证是通过细化晶粒的途径来完成的,当然细化晶粒不仅增加韧性,还提高了强度。而钢中形成的强稳定碳化物却起到细化晶粒作用。
冷作模具钢在加热时,往往使钢处于两相组织状态即奥氏体与碳化物,控制加热温度和保温时间,既使碳化物有部分溶入奥氏体中,增加奥氏体的含碳量,又使未溶的碳化物呈细小颗粒状弥散分布于奥氏体中,同时还要使奥氏体受限于晶界处的碳化物而不致使晶粒长大许多,这样在淬火后,就可获得细颗粒状碳化物+隐晶马氏体与少量残余奥氏体所组成的基体组织。硬相质点均匀地分布在强韧性极佳的基体组织上,其性能是完全能保障冷作钢工作条件要求的。
热作模具钢而言,其工作条件中承受的载荷及磨损要远小于冷作模具钢,而承受的热疲劳相对而言则是主要的。
过高的含碳量会使碳化物增多,这不利于增强钢的韧性和抗热疲劳性能以及导热性。
过低的含碳量会使钢的强度、硬度与耐磨性显得不足,所以保持钢为中碳钢是适宜的。
热作模具钢经淬火+高温回火处理,可获得回之索氏体或屈氏体组织。既保证钢有足够的强度、硬度与耐磨性,又保证有良好的韧性与抗热疲劳性能以及导热性,满足使用条件。


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