等離子滲氮冷作模具鋼Mod.SKD11的疲勞特性和斷面解析

用含0.8C-8Cr-2Mo-0.5V的改進型SKD11研究了等離子氮化冷作模具鋼的旋轉疲勞特性。試樣在從1030℃淬火之后在470、520和540℃下進行回火。回火之后在450℃下進行3小時等離子氮化處理。選定這些回火溫度是基于以下理由：470℃和540℃下回火處理的材料的硬度是相同的；520℃下回火的材料，其硬度最高；470℃下回火的材料含有15vol.%的殘留奧氏體，它可能會使滲氮硬化層韌化。滲氮試樣的疲勞壽命比非滲氮試樣的長5倍，在應力幅較高時則壽命更長。研究認為滲氮試樣的裂紋源位置因產生硬化層和由于滲氮造成的近試樣表面的壓縮應力而移向試樣內部，而非滲氮試樣的疲勞裂紋發生在表面或近表面。在所有試樣的裂紋初始位置，均觀察到了碳化物或夾雜物。470℃下回火的滲氮試樣的疲勞強度高于其它滲氮試樣。研究認為γR之所以穩定是由于抑制了充當疲勞裂紋源位置的碳化物的破裂。