粉末高速钢S690与M35_M42钢组织性能对比

收稿日期：2013年9月

粉末高速钢S690与M35、

M42钢组织性能对比凌晓红

哈尔滨第一工具制造有限公司

1引言

M35、M42钢是国内常用的高性能高速钢牌号，其合金含量较高，同时含有Co 元素，因此其红硬性较高。传统的冶炼方法是采用铸锭—锻轧工艺。由于钢的合金量高，化学成分复杂，铸锭尺寸大，冷却速度缓慢，在其凝固时不可避免地会产生粗大莱氏体碳化物偏析组织。偏析的存在不仅给钢的锻、轧等热加工造成困难，而且还损害了钢的各种性能。

本文主要对比了粉末高速钢S690与锻轧高性能高速钢M35、M42的组织和性能，从而掌握S690

钢的性能特性。

2

试验材料、方法及结果

2.1

试样尺寸

对三种材料分别取相同尺寸的试样，进行试验

检测。

化学成分、金相组织的试样为Ф38mm ˑ8mm ˑ1/2ˑ4块。

冲击试验所用试样由Ф38mm 棒料经锻造成12mm ˑ12mm 长条料之后，加工成10mm ˑ10mm ˑ55mm 试样，每种材料5块试样。

抗弯试验所用试样由Ф38mm 棒料经锻造成12mm ˑ12mm 长条料之后，加工成10mm ˑ10mm ˑ120mm 试样，每种材料5块试样。

磨损试验所用试样如图1和图2所示

。

图1

高速钢部分试样尺寸

图2

45钢部分试样尺寸

红硬性试验所用试样采用冲击试验用过的试样

即可。2.2

化学成分的对比

在直读光谱仪上进行化学成分的分析，其结果如表1所示。

表1

化学成分

（%）

钢种C W

Mo Cr

S690检测值1．365．994．604．45S690标准值1．3/1．45．2/6．04．5/5．04．0/4．5M42检测值1．101．269．563．74M42S 标准值1．08/1．121．20/1．80

9．0/10．03．6/4．4M35检测值0．926．324．863．87M35标准值

0．9/0．94

6．0/6．74．7/5．2

3．8/4．5钢种V Co C A S690检测值3．94———1．5430．86S690标准值3．9/4．3———1．457－1．643

0．85－0．89

M42检测值1．127．631．091．01M42S 标准值1．0/37．55/8．501．023－1．21

0．93－1．06

M35检测值1．804．551．110．84M35标准值

1．7/2．0

4．5/5．0

1．06－1．22

0．77－0．85

注：表中Cp 为平衡碳，A 为碳饱和度，Cp =0．033W +0．063Mo +0．06Cr +0．2V ，A =Cs /Cp

表2

钢种S690M42M35淬火工艺1190ħˑ3分1175ħˑ3分

1225ħˑ3分

淬火晶粒度10－10．5#10#10．5#回火工艺560ħˑ3次ˑ1h 550ħˑ3次

ˑ1h 550ħˑ3次

ˑ1h 回火硬度HＲC

64．46464．4/64．3

66．76767．6/67．1

65．365．365．5/65．4

观察试样1/4处500倍金相组织，评定碳化物不均匀度级别，其金相组织如图3、图4、图5所示。

三种材料分别采用最佳热处理工艺，其淬火晶粒度、硬度如表2所示，金相组织照片如图6－图11所示。

2.3

冲击试验方法及结果

试样经最佳热处理工艺参数处理后，在半自动冲击试验机上进行，冲击能量为300/150J 。冲击韧

性为

a k =A k /S

式中，

A k 为试样被冲断时所吸收的功（J 或N ·m ）；S 为横截面面积（cm 2）。

8

6工具技术

图3退火态S690（100ˑ）1级图4退火态M42（100ˑ）2

级

图5退火态M35（100ˑ2）级图6淬火态S690（500ˑ

）

图7淬回火态S690（500ˑ）

图8淬火态M42（500ˑ

）

图9淬回火态M42（500ˑ）图10淬火态M35（500ˑ

）

图11淬回火态M35（500ˑ）

试验结果如表3所示。

2.4弯曲试验方法及结果

弯曲试验所用试样经最佳热处理工艺处理后，在万能试验机上进行弯曲试验。采用三点弯曲的方法，测出断裂时的抗弯强度，其公式为

бbb =M /2WL

2

式中，

M 为作用于试样的弯矩，W 为试样抗弯系数。其测试结果见表4。

表3

钢种

冲击功（J ）横截面面积（cm 2）冲击韧性（J /cm 2）平均冲击韧性（J /cm 2）

S690

6810ˑ106871

10ˑ9．9271．63410ˑ1034439．92ˑ9．9243．7469．92ˑ9．9246．852．8M42

219．92ˑ9．9221．824

9．92ˑ9．9224．9229．92ˑ9．9222．8209．92ˑ9．9220．825

9．92ˑ9．9225．923．2M35

5610．2ˑ10．552．353

10．2ˑ10．549．53810．3ˑ9．837．73410．2ˑ9．834．041

10ˑ10．5

39．0

42．5表4

钢种抗弯值（MPa ）

试样1试样2试样3平均抗弯值（MPa ）S69046654287．34199．44383．9M422620．9524812988．152696．7M35

4231．35

4620

3860．85

4239．4

2.5磨损试验方法及结果

磨损试验是通过磨损试验机与被磨损件组成一对磨擦副，在规定的磨损时间内称出磨损前后的重量，计算出磨损量，以此数据来说明该材料的磨损性能。该试验中，被磨损件为45钢，热处理后硬度为HＲC44．8。三种材料分别经最佳热处理工艺参数处理。试验在焊接研究所进行，磨损时间为10min ，载荷为65N ，其测试结果如表5所示。

表5

（g ）

钢种序号磨损前重量磨损后重量磨损量平均磨损S690

139．303639．30110．0025240．078740．07640．00230．0024

M42139．543239．54180．0014239．670339．66860．00170．00155

M35140．404340．40380．00052

40．0041

40．0037

0．0004

0．00045

2.6

红硬性试验的方法及结果利用冲击试验后的试样，经过600ħˑ4h 处理，

测其室温硬度（红硬性），测试结果如表6所示。

9

62015年第49卷No．3