M35高速钢的热塑性行为

chinarjg

M35高速钢相当于我国W6Mo5Cr4V2Co5钢号，是高性能高速钢的典型代表，由于该钢具有较高的高温硬度和较好的韧性，同时钒含量较低，具有很好的可磨削性，因此是制造各种形状复杂的超硬高速钢刀具的理想材料。M35高速钢合金含量高达22%，变形抗力大，锻造难度大，因此掌握其高温性能具有重要意义。本工作采用热模拟方法进行高温拉伸试验，研究M35高速钢的高温力学性能，为M35高速钢的生产提供参考。
试验材料取自工业生产的M35高速钢，其化学成分（质量分数，%）为C0.94、W6.21、Mo4.95、Cr4.05、V1.90、Co4.74、Mn0.28、Si0.41、P0.028、S0.002。利用线切割技术沿钢锭中部切取试样。在Gleeble-1500热模拟试验机上进行热拉伸试验，试样尺寸为Φ10mm×110mm，试样以20℃/s速度加热至变形温度并保温5min后开始拉伸变形，拉断后喷水冷却以保持测试条件下的断口形貌，测量断口尺寸以计算断面收缩率并记录试样断裂时的强度极限。热拉伸的变形温度为950、1000、1050、1075、1100、1150℃，应变速率为0.1和1s-1。采用S4300扫描电镜对高温拉伸后断口形貌及其纵截面组织进行观察，金相显微镜观察断口附近纵截面显微组织，分析变形温度、变形速率、碳化物大小、碳化物分布对M35高速钢热塑性行为及断裂的影响。试验结果表明：
（1）M35高速钢塑性最佳温度为1100℃。低于1100℃时，随着温度的升高，塑性逐渐升高；高于1100℃时，随温度上升塑性不断下降。
（2）变形温度对峰值应变、峰值应力存在明显影响。随着变形温度上升峰值应力、峰值应变都逐渐下降。同时，峰值应力与变形温度之间存在线性关系。
（3）变形温度小于1100℃时断口形貌呈韧窝形貌，高于1100℃时断口呈沿晶断口形貌。在高的拉伸应力作用下，碳化物的聚集处以及大块碳化物的存在处容易产生显微裂纹，加速材料断裂，降低材料塑性。
（4）变形温度高于1100℃时，基体析出的小颗粒碳化物发生的融化脱落与晶界处碳化物的溶解恶化了M35高速钢的热塑性。