1 试验方法

试验材料为3Cr2W8V钢，其成分为：0．376％C，2．40％Cr，8．10％W，0．4％V， ≤0．4％Si，≤0．4％Mn。

本试验采用10×10×55(mm)标准梅氏冲击试样。抗粘铝和热疲劳试样尺寸如图2 所示。用JB30冲击试验机、HR—150洛氏硬度计、HB—3000布氏硬度计、Instron—1251 型电液伺服万能材料试验机测定冲击韧性、 硬度、断裂韧度等指标。用电阻加热炉(内放 铝坩埚)加热到700℃，随后水冷的方式进行 热疲劳试验。 Neophot型金相显微镜观察球 化退火组织，用DS—III型扫描电镜观察断裂 韧度试样断口形貌。

2 试验结果及分析

2.1 气体氮碳共渗对抗粘铝和热疲劳性能的影响

将热疲劳试样校正常工艺调质处理后，再将一部分试样在570℃×3h进行气体氮碳 共渗，另一部分试样不进行氮碳共渗，然后进行对比试验。试验过程是：将试样放入 700℃的铝液中加热5秒钟，然后立即放入水中急冷，每次重复上述工艺过程。试验结果 表明，未经氮碳共渗的试样，3—5次循环就粘铝，而经过氮碳共渗的试样，几百次以后仍 末出现粘铝现象，而且脱模容易。还发现，未经氮碳共渗的试样，经60次循环，试样表面 就出现微裂纹，而经过氮碳共渗的试样，试验160次循环以后开始出现微裂纹，证明了经 过氮碳共渗的试样抗热疲劳性能好，比未经氮碳共渗的试样的抗热疲劳性提高1．6倍。

氮碳共渗后的试样，其最表面是白亮层，由比较致密的 ε—Fe2—3(N，C)化合物组 成 [1] ，这与铝的晶体结构不同，且浸润性不好，这可能是试样不粘铝的原因。

材料的热疲劳性能是决定热模具寿命的重要指标之一。热疲劳除了与材料的导热系 数和热膨胀系数等物理性质有关外，还与材料的高温强度和塑性有关。热疲劳裂纹往往 在表面热应力最大的区域形成，模具表面受到剧烈氧化时会加速损伤过程，若材料抗氧化 性能好，则可减轻损伤。试样经氮碳共渗后，高温屈服强度提高，塑变抗力提高，延缓了裂 纹萌生，同时，氮碳共渗试样的表层具有抗氧化性，可减轻氧化侵蚀时的损伤过程，这可能 是提高抗热疲劳性的原因。

2.2 球化退火工艺优选

热模具钢一般都采用中温加热退火和等温球化退火作为预处理工艺，用这种工艺处 理，3Cr2W8V钢球化组织不均匀，碳化物的形貌和分布不好，模具的强韧性不足，因而使 用寿命低，三向循环锻造虽改善碳化物偏析 [2] ，但对碳化物圆整度改善有限，而且工艺复 杂。为了获得细小、匀、圆的碳化物，对各种球化退火工艺进行了大量试验，优选出两种效 果显著的高温固溶预处理球化退火工艺，其结果见表l、图3、图4。