耐磨板要經(jīng)過退火而得到馬氏體組織，但對(duì)于大型工具由于冷卻速度緩慢而產(chǎn)生貝氏體組織。上貝氏體的形成會(huì)導(dǎo)致韌性的降低，這是通過碳化物在奧氏體晶界前緣優(yōu)先析出造成的。為滿足長(zhǎng)壽命和優(yōu)質(zhì)工具的現(xiàn)代需要，對(duì)于通過微觀控制確保韌性提出了強(qiáng)烈要求。為了澄清奧氏體化后冷卻速度對(duì)顯微組織特別是對(duì)貝氏體晶粒度大小及碳化物析出與擴(kuò)散以及對(duì)耐磨板韌性等方面的影響，科研人員進(jìn)行了這方面的研究和分析。
目前研究用鋼AISI H13、H10、H19鋼的化學(xué)成分見表1。這些鋼是在電弧爐冶煉后鑄成鋼錠，按大于6的鍛比熱鍛成表1給定的尺寸，然后在850℃退火。試樣是在熱鍛材料的中心到方角或表面之間部位切取，其坐標(biāo)與縱向平行。
通過顯微組織觀測(cè)和對(duì)尺寸變化及硬度的測(cè)量，就H13、H10在1200℃奧氏體化，H19在1140℃奧氏體化后在不同冷卻速度下貝氏體的形成進(jìn)行了研究。
經(jīng)不同冷卻速度淬火并回火，其硬度值為HRC44的試樣，在平面應(yīng)變斷裂韌性K1c、疲勞裂紋擴(kuò)散速率、夏比式?jīng)_擊值、V型缺口夏比試驗(yàn)脆性轉(zhuǎn)變溫度等方面進(jìn)行了測(cè)定。
采用30mm寬的耐磨板試樣進(jìn)行了平面應(yīng)變斷裂韌性試驗(yàn)，進(jìn)行了兩種類型的疲勞試驗(yàn)：
?。?）使用平面應(yīng)變斷裂韌性試驗(yàn)的同一類試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)；采用疲勞預(yù)裂紋，該裂紋是以每秒5周的頻率，550～20kg變換載荷循環(huán)拉伸期間隨之產(chǎn)生的。
（2）旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，采用Φ10mm的光滑試樣，以3000周/s的速度旋轉(zhuǎn)，從而得到S-N曲線。
按照J(rèn)ISZ2202 No.3標(biāo)準(zhǔn)，使用U型缺口試樣進(jìn)行夏比沖擊試驗(yàn)。使用ASTM A307試樣，在20～300℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行了夏比式脆性轉(zhuǎn)變?cè)囼?yàn)。采用X射線衍射法測(cè)定了殘余奧氏體的百分含量。采用映射分析測(cè)定了殘余碳化物的含量和尺寸。
試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些耐磨板韌性的改善是通過以下方法獲得的：馬氏體和貝氏體板條組織的改進(jìn)及有效晶粒尺寸的改善，延緩碳化物沿原始奧氏體和貝氏體晶界擇優(yōu)析出，抑制基體中MC和M2C型微細(xì)碳化物的密集分布，減少殘余碳化物的百分含量并使其尺寸縮小等。激冷速度的降低導(dǎo)致貝氏體板條組織寬度的逐步增加促使貝氏體從板條狀向顆粒狀轉(zhuǎn)變并導(dǎo)致韌性惡化。在所試驗(yàn)的鋼中，H13鋼韌性最高，這與基體中微細(xì)碳化物極低的密度、極小的殘余碳化物尺寸和極低的百分含量等有密切關(guān)系。