固溶工藝對(duì)10Ni3MnCuAl鋼組織和性能的影響

10Ni3MnCuAl鋼是我國(guó)應(yīng)用最廣泛的Ni-Al-Cu系時(shí)效硬化型預(yù)硬化塑料模具鋼，該鋼相當(dāng)于日本大同特殊鋼NAK80鋼，具有更加優(yōu)異的拋光性能、切削加工性能以及焊接性能。

雖然我國(guó)對(duì)10Ni3MnCuAl鋼開展了廣泛生產(chǎn)試制及工藝研究，但是產(chǎn)品性能仍不盡理想，和日本大同特殊鋼產(chǎn)品存在差距。為此，本課題通過10Ni3MnCuAl鋼固溶工藝對(duì)其組織和性能的影響研究，獲得可用于指導(dǎo)該鋼預(yù)硬化的工藝制定。

試驗(yàn)材料采用電爐+LF+VD+電渣重熔生產(chǎn)，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為0.15C，0.26Si，1.56Mn，3.0Ni，0.89Cu，0.24Mo，0.013P，0.0007S，1.05Al，余量Fe。將鋼材加工成不同尺寸要求的試樣后進(jìn)行固溶工藝處理，進(jìn)行正交試驗(yàn)。針對(duì)不同溫度，進(jìn)行了800～940℃之間溫度范圍的試驗(yàn)研究；針對(duì)不同固溶時(shí)間，進(jìn)行0.5～4h不同時(shí)間試驗(yàn)研究；針對(duì)不同冷卻方式，進(jìn)行了固溶空冷和固溶爐冷的對(duì)比試驗(yàn)。同時(shí)，進(jìn)行了硬度、金相、晶粒度、沖擊韌性、拉伸性能檢驗(yàn)。結(jié)果表明：

1）隨著固溶溫度升高，固溶硬度和沖擊韌性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，最佳固溶溫度出現(xiàn)在870℃。

2）隨著固溶時(shí)間延長(zhǎng)，10Ni3MnCuAl鋼在830～910℃之間的力學(xué)性能呈先升高后降低趨勢(shì)，最佳固溶時(shí)間為2h。

3）固溶冷卻方式對(duì)10Ni3MnCuAl鋼的組織和性能存在很大的影響。固溶空冷獲得板條馬氏體為主的組織，固溶爐冷獲得粒狀貝氏體為主的組織。板條馬氏體具有比粒狀貝氏體組織更優(yōu)異的硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性，尤其是沖擊韌性。

4）10Ni3MnCuAl鋼在830～910℃固溶2h，具有更優(yōu)異的力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度達(dá)到872.7～894.2MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1313.0～1330.3MPa，斷后伸長(zhǎng)率達(dá)到14.0～14.5%，斷面收縮率達(dá)到65.0%～66.3%，沖擊功達(dá)到158～180J。

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