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HHD钢化学成分（重量百分比）2015/05/23

2 实验方法
试验用钢为自行研制开发的HHD钢，采用电炉熔炼+炉外精炼+电渣重熔+二次电渣重熔而成，钢锭经过1240℃，16小时保温均匀化处理，三镦三拔和三次晶粒超细化处理，其化学成分如表1所示。采用瑞士ARL4460光谱分析仪进行化学成分分析，室温拉伸和高温拉伸试验分别按照GB/T228-2002和GB/T4338-1995进行。热疲劳实验在自制的热疲劳实验机上进行，将热处理后的试样加工成6×15×40mm的热疲劳试样，在试样的一端用0.2mm的Mo丝用线切割预制一条长6mm的裂纹。试样表面加热到650℃后，在室温水中冷却2秒，不断的循环加热与冷却，采用体式显微镜和扫描电镜（AMRA-1000B）观察热疲劳裂纹。

表1 HHD钢化学成分（重量百分比）
Table 1 Chemical composition of HHD steel（wt.%）
C Cr Mo Ni V W S P N、RE、Nb
0.2~0.35 8.0~13.0 1.0~2.0 0.7~1.3 0.4~1.0 0.3~1.0 0.002 0.012 微量

3 试验结果
3.1 HHD钢性能检测结果
3.1.1 HHD钢非金属夹杂物检验
HHD钢的非金属夹杂物按ASTM E45－97标准检验，图像分析仪标定，其非金属夹杂物等级满足NADCA #207-2003的要求（如表2所示）。
表2 HHD钢的非金属夹杂物等级
Table 2 Degree of Inclusion in HHD Steel
A(硫化物) B(氧化铝) C(硅酸盐氧化物) D(球状氧化物)
细粗细粗细粗细粗
0.5 0.5 1.0 0.5 1.0 1.0 1.0 1.0

3.1.2 HHD钢组织及晶粒度检验
HHD钢退火组织没有明显的带状组织，根据NADCA #207-2003标准，其退火显微组织为AS1级，淬火显微组织为AH2级，晶粒度为9.5级

(a) 退火显微组织 ×500 (b) 淬火显微组织 ×500 (c) 晶粒度组织 ×500
图1 HHD钢组织及晶粒度
Fig. 2 Microstructure and Grain Size of HHD Steel

3.1.3 HHD钢力学性能检验
表3HHD钢的力学性能
Table 3 Mechanical properties of HHD steel
试验温度
℃ 硬度
(HRC) 抗拉强度
s (MPa) 屈服强度
b (MPa) 延伸率
(%) 断面收缩率
(%) 冲击韧性
k (J/cm2)
26.7 HRC48.0 1800 1300 8.0 19.5 263.5
200 - 1660 1370 5.3 18.8
300 HV724.2 - - - - 331.0
400 - 1540 1320 5.5 22.0
450 HV619.0 - - - -
600 HV498.2 1030 920 6.0 31.0 339.0
700 - 302 270 22.5 85.5
750 HV296.0 - - - -

表3是HHD钢经高温淬火＋回火处理后的高温力学性能。由表可以看出，HHD钢具有较高的高温强度和较好的高温稳定性。从硬度试验数据可以看出,当温度低于450℃时，HHD钢保持较高的硬度；当温度升高到600℃时，硬度下降到498.2HV；当温度达到750℃时，硬度急剧下降，但仍保持在296HV，具有很高的高温强度。随着温度的升高，HHD钢冲击韧性呈上升趋势。在26.7℃、300℃和600℃的平均冲击韧性分别为263.5 J/cm2、331 J/cm2和339 J/cm2，当HHD钢在室温硬度为HRC40.2时，其室温的冲击韧性为407 J/cm2。这个数据高于GB1299-2000和NADCA#207-2003对冲击韧性的要求。这也说明HHD钢冲击韧性已经达到国际先进模具材料水平。

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