M35高速鋼相當(dāng)于我國(guó)W6Mo5Cr4V2Co5鋼號(hào),是高性能高速鋼的典型代表,由于該鋼具有較高的高溫硬度和較好的韌性,同時(shí)釩含量較低,具有很好的可磨削性,因此是制造各種形狀復(fù)雜的超硬高速鋼刀具的理想材料。M35高速鋼合金含量高達(dá)22%,變形抗力大,鍛造難度大,因此掌握其高溫性能具有重要意義。本工作采用熱模擬方法進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn),研究M35高速鋼的高溫力學(xué)性能,為M35高速鋼的生產(chǎn)提供參考。
試驗(yàn)材料取自工業(yè)生產(chǎn)的M35高速鋼,其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為C0.94、W6.21、Mo4.95、Cr4.05、V1.90、Co4.74、Mn0.28、Si0.41、P0.028、S0.002。利用線切割技術(shù)沿鋼錠中部切取試樣。在Gleeble-1500熱模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行熱拉伸試驗(yàn),試樣尺寸為Φ10mm×110mm,試樣以20℃/s速度加熱至變形溫度并保溫5min后開(kāi)始拉伸變形,拉斷后噴水冷卻以保持測(cè)試條件下的斷口形貌,測(cè)量斷口尺寸以計(jì)算斷面收縮率并記錄試樣斷裂時(shí)的強(qiáng)度極限。熱拉伸的變形溫度為950、1000、1050、1075、1100、1150℃,應(yīng)變速率為0.1和1s-1。采用S4300掃描電鏡對(duì)高溫拉伸后斷口形貌及其縱截面組織進(jìn)行觀察,金相顯微鏡觀察斷口附近縱截面顯微組織,分析變形溫度、變形速率、碳化物大小、碳化物分布對(duì)M35高速鋼熱塑性行為及斷裂的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:
(1)M35高速鋼塑性最佳溫度為1100℃。低于1100℃時(shí),隨著溫度的升高,塑性逐漸升高;高于1100℃時(shí),隨溫度上升塑性不斷下降。
(2)變形溫度對(duì)峰值應(yīng)變、峰值應(yīng)力存在明顯影響。隨著變形溫度上升峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變都逐漸下降。同時(shí),峰值應(yīng)力與變形溫度之間存在線性關(guān)系。
(3)變形溫度小于1100℃時(shí)斷口形貌呈韌窩形貌,高于1100℃時(shí)斷口呈沿晶斷口形貌。在高的拉伸應(yīng)力作用下,碳化物的聚集處以及大塊碳化物的存在處容易產(chǎn)生顯微裂紋,加速材料斷裂,降低材料塑性。
(4)變形溫度高于1100℃時(shí),基體析出的小顆粒碳化物發(fā)生的融化脫落與晶界處碳化物的溶解惡化了M35高速鋼的熱塑性。