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摘 要 利用金相显微镜、扫描电子显微镜、硬度仪和拉伸试验机进行观察和尝试热处理 深冷处理 SKD11钢在回火处理后的显微组织、硬度和抗冲击性能(通称“深冷处理”)，利用MLD-10型载荷磨损试验机对SKD11钢冲击磨料的磨损特性进行了检测，并对冲击磨料的磨损原理进行了深入分析。结果表明，SKD11钢的深冷处理部门由隐晶奥氏体、残余奥氏体和不同种类的渗碳体组成，渗碳体包括碳化物渗碳体、未熔透碳体和斑点渗碳体。结果表明，SKD11钢在深冷处理后由隐晶奥氏体、残余奥氏体和不同种类的渗碳体组成，渗碳体包括碳化物渗碳体、未熔透碳体和斑点渗碳体。深冷处理SKD11钢的硬度为59.2 HRC，大约16个无空缺样品的冲击功 J。在冲击磨损试验中，深冷处理的SKD11钢磨损率随着损坏时间的长短呈线性增加。在科学研究的磨损期内，深冷处理后的SKD11钢早期磨损机制多为外部经济磨损和多次形状变化，后期磨损机制多为应变疲劳磨损。

关键字 SKD11钢；深冷处理；显微组织；断裂韧性；冲击磨损

破损、破损和形状变化是磨具无效的三种具体方法，其中破损在磨具无效中所占比例较大[1]，但磨粒磨损是一种较为常见的破损方法，冲击磨损是磨粒磨损的一种特殊方法，在冲击磨损过程中，不仅具有冲击锤的冲击效果，还具有磨砂颗粒的磨损效果。为了保证模具钢的抗冲击磨损性能，从模具零件表面进行改性[2]、成分调节[3]、对热处理方法的改进[4]等进行了探索，发现选择深冷处理可以提高模具钢的耐磨性能[5]。

研究主体为轻载场所常用的SKD11钢，分析了SKD11钢在深冷处理加工过程中的相互关系，探索了SKD11钢在冲击磨损条件下的磨损机理，为SKD11钢的实际应用提供了参考。

如表1所示，实验中使用的SKD11钢成分的原始尺寸为220。 mm×60 mm×10 mm，在实验过程中，对原试件进行热处理 深冷处理 回火处理(俗称“深冷处理”)，其热处理方法为:首先将试件放入ZKL-06010双室燃气淬真空烧结炉中进行真空处理，真空值为2.5。 Pa，在700~750 ℃加热1 h，再加热至1 010 ℃后隔热保温1 h，油淬后立即放入-80~-70~ 在4℃的SL-600型氢罐中， 取下试件后，将试件冷却到室内温度，然后进行200。 ℃回火处理[6]。

使用线切割机激光切割10 mm×10 mm×30 对于mm的试件，选择zeiss体视显微镜观察深冷处理后样品的合金成分，选择HRSS-150型表面洛氏硬度计，在待检测样品表面选择5个不同的地方进行硬度值的测量，将平均值计算为最终硬度值。

根据GB//GB/应力试件规格T 229-1984规范，选用线切割机激光切割10 mm×10 mm×55 mm无空缺试件，为了保证试验结果的准确性，取3个试件冲击功的平均值作为最终冲击功[7]。

在MLD-10型载荷磨损试验机中进行冲击磨损试验，上试件为深冷处理后的SKD11钢，尺寸为10。 mm×10 mm×30 mm，GCr15钢下试件为环形，强度为62。 HRC，耐磨材料为400目地棕刚玉砂，实验中常用冲击功能为4.5 J，试验机冲击工作频率为60次/min[6]。试验中，冲击锤往复自由落体，推动试件与试件环表面碰撞，耐磨材料从试件边缘的砂桶注入，上下试件部分冲洗干净。使用精度为0.1 mg的电子分析天平各自的精确测量试件在2、4、6、8、10 h损坏前后质量，选择透射镜。（SEM）对SKD11钢深冷处理后的机构、断裂面的外部经济特性和冲击磨料磨损后的表面形状进行观察。

2.1 组织分析SKD11钢深冷处理

对试件中的渗碳体进行能谱分析，以进一步把握深冷处理后不同类型渗碳体物质的成分和比例。从图3可以知道，球形和条形渗碳体都含有C。 、Fe、Cr、V4元素表在斑点渗碳体中没有V原素。根据表2中各元素的原子百分比，可以计算出球形和条形渗碳体中的Cr7C3。、VC、 (Fe，Cr)斑点状渗碳体为Cr7C3C、(Fe，Cr)7C3。

2.2 SKD11钢深冷处理后的抗冲击性能及断口形状 剖析

表3显示了SKD11钢深冷处理后冲击破裂时三个试件测得的冲击功能，从平均值可以看出，SKD11钢深冷处理后破裂时的冲击吸收功能较低，主要原因是SKD11钢中奥氏体基材及其周围渗碳体颗粒过多，影响晶体内部结构与晶界应力矩的平衡，降低SKD11钢在冲击过程中的吸收动能。为了进一步分析深冷处理后SKD11钢试件破裂的原理，对其进行了SEM断口形状的观察。从图4断口的形状可以知道，横截面上有一定的总面积和不同大小的解理。解理分布在中小凹盆中，而撕裂边缘和韧窝占比较小。因此，我们可以知道SKD11钢的冲击破裂方法是标准的解理破裂。

2.3 深冷处理后的SKD11钢冲击磨料磨损结论及 机理研究

图5显示了SKD11钢深冷处理后试件冲击磨损量与损坏时间之间的关系曲线图。

2.3 深冷处理后的SKD11钢冲击磨料磨损结论及 机理研究

图5显示了SKD11钢深冷处理后试件冲击磨损量与损坏时间之间的关系曲线图。冲击功能为4.5 J时，在科学研究的磨损期内，样品的磨损率与损坏时间正相关，但6 h后曲线斜率略有扩大。也就是说，在承受冲击性磨料磨损的过程中，试件的磨损机制在各个阶段都有可能发生变化。

能对SKD11钢深冷处理后的冲击磨料磨损原理进行更详细的分析，需要进一步观察磨损面的宏观外观。图6显示了SKD11钢在深冷处理后的冲击磨损4。 图66显示了h后磨损面的SEM外观。（a）可以知道，试件损坏表面存在箭头符号所示的硬相凸起状态，同时采用硬相断裂解理[8]，这种外观的诞生主要是由于SKD11钢中小块和球形渗碳体阻挡显微镜的钻孔和形状变化，形成“浮雕图案”的外观，由于延展性大，大块碳化物渗碳体破裂，发生图66（a）光洁解理的示意。

由图6（b）可以知道犁沟的排水沟有一定的不规则形状变化，犁沟两侧的原材料被引向两侧，但基材没有脱落。这种被引向两侧和前方且不切割的体积称为犁皱[9]，如下图6所示。（b）显示中圆形。在冲击性磨粒磨损过程中，使用的棕刚玉颗粒硬度为9.2~9.5，SKD11钢深冷处理后的硬度平均为59.2。 HRC，因此，在冲击磨料磨损过程中，一方面，硬棕刚玉颗粒可能被压入SKD11钢试件表面，另一方面，耐磨材料很可能沿着试件表面径向移动，产生犁沟，从而产生切削。当后续耐磨材料几次按照同一点进行时，会导致更多的原材料被引向犁沟的两侧或前部，产生犁皱。当遇到后续的磨砂颗粒效果时，排水沟的原材料很可能会再次发生犁沟变形，引向两侧的凸起部分可能会被铺平或再次沉积，从而导致原材料在冷硬化或其他增强作用下脱落成磨屑[8]。因此，SKD11钢深冷处理后短时间内的磨损机制是外部经济钻削磨损和多次形状变化损伤。

图7显示了深冷处理后的SKD11钢冲击磨损8 h后SEM外观，从图7可以知道，此时磨损的脸部有箭头符号和圆形所示的犁皱、凿削印痕和表面裂纹，但犁皱和凿削的比例不大，表面原料脱落后留下的脱落坑主要存在于受损表面。这种脱落坑的产生是由于磨砂颗粒在冲击力的作用下，在冲击性磨砂颗粒的反复作用下，在表面留下冲击痕迹，使表面金属材料大幅变形、硬化、开裂，进而导致脱落和磨屑。这种形状变化引起的磨损称为应变性疲劳磨损[10]。这种脱落坑的产生是由于磨砂颗粒在冲击力的作用下，在冲击性磨砂颗粒的反复作用下，在表面留下冲击痕迹，使表面金属材料大幅变形、硬化、开裂，进而导致脱落和磨屑。这种形状变化引起的磨损称为应变性疲劳磨损[10]。因此，SKD11钢深冷处理后，冲击磨料的磨损原理大多是中后期应变性疲劳磨损。

通过实验分析，SKD11钢深冷处理后，机构由隐晶回火马氏体、渗碳体和残余奥氏体组成，渗碳体上有不规则碳化物渗碳体、球形未熔碳体及其颗粒渗碳体；SKD11钢深冷处理后，平均强度为59.2 HRC，常温下无空缺样品的冲击功率约为16。 J，冲击断裂的方法为标准解理断裂；冲击功能为4.5 J下，在科学研究的磨损期内，SKD11钢深冷处理后的磨损率与损坏时间正相关。短时间内的磨损机制是外部经济钻孔磨损和多次形状变化磨损。中后期冲击磨料的磨损原理多为应变疲劳磨损。

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