赵志刚等：水冷铜模与砂模铸造M2钢显微组织对比 ·793 120 模铸锭的平均晶粒尺寸(72.6μm)减小约40.7%，且 110 铸锭中心处晶粒尺寸减小43.2% 100 (4)M2钢凝固过程中其晶粒尺寸与冷却速度的 关系式可表示为 砂型模铸 1=27.2+36.2e體+3.8×10e-體 50 参考文献 水冷铜模 Zhao JZ,Jia ZQ.The present situation about development of 30 high-speed steel at home and abroad.Sci-Tech Inf Dev Econ, 20l h d e 1997,7(1):13 试样 (赵建政，贾志琦.国内外高速钢发展现状.科技情报开发与 图11水冷铜模和砂模铸锭不同试样的统计晶粒尺寸 经济，1997,7(1)：13) Fig.11 Statistical grain size of the different samples of the sand Luan Y K,Song NN,Bai Y L,et al.Effect of solidification rate mould and water-cooled copper mould ingots on the morphology and distribution of eutectic carbides in centrifu- gal casting high-speed steel rolls.J Mater Process Technol,2010, 100 210(3):536 90 B]Shaikh QA,Coleman D S,Bates J,et al.Wear and micro struc- 。一测量值 tural studies of alloy sintered steels.J Mater Sci Technol,1991,7 80 一拟合曲线 (7):728 [4]Mujahid M,Qureshi M I,Ali M.Development of microstructure during heat treatment of high carbon Cr-Mo steel.Mater Sci Technol,2013,15(4):391 50 [5]EI-Rakayby A M,Mill B.On the microstructure and mechanical 40 properties of high speed steels.J Mater Sci Technol,1988,23 (12):4340 10152025 30 [6]Li YJ,Jiang QC,Zhao YG,et al.Modification of M2 cast high 冷却速度/K·g) speed steel.Acta Metall Sin,1996,32(3):313 图12M2钢凝固过程中晶粒尺寸与冷却速度之间的关系 (李彦军，姜启川，赵宇光，等.2铸造高速钢的变质研究 Fig.12 Relationship between grain size and cooling rate of M2 steel 金属学报，1996,32(3)：313) during solidification [] Feng Z J,Du Z Z,Fu H G.Effect of RE-Ti compound modifica- tion on microstructure and properties of high vanadium high speed 大则其凝固过程中的过冷度将越大.因此，在一定范 steel.J /ron Steel Res,2009,21(10):48 围内增大冷却速度对晶粒的细化有着较为显著的 (丰振军，杜忠泽，符寒光.RE一复合变质对高钒高速钢组 效果 织和性能的影响.钢铁研究学报，2009,21(10)：48) 从图5可知水冷铜模和砂模铸锭中心（试样）的 8] Mao W M.Effect of Ti RE and B on the solidification process of M2 high speed tool steel.J Beijing Unir Technol,1993,19(2): 冷却速度分别为1.9K·s和0.8K·s,相差仅2.4 38 倍.从图12可以看出，当冷却速度从0.8K·s增大到 (毛卫民.Ti、RE、B对MZ高速钢凝固过程及组织的影响.北 1.9Ks,晶粒尺寸从95um减小到54μm,减小约 京工业大学学报，1993,19(2)：38) 43.2%.可见水冷铜模能有效的减小铸锭中心的晶粒 ] Feng M J,Wang E G,Zhan G F,et al.Study on electromagnetic 尺寸 continuous casting of W9 high speed steel.fron Steel,2008,43 (10):25 3结论 (冯明杰，王恩刚，战国锋，等.W9高速钢的电磁连续铸造 研究.钢铁，2008,43(10)：25) (1)横截面积为50mm×100mm的砂模和水冷铜 [10]Jiang Y,Cen Q H,Jiang Y H,et al.Effect of cooling rate on 模M2钢铸锭的平均二次枝晶间距分别为42.5和 microstructure of high boron high speed steel roll ring produced 21.6um,平均冷却速度为1.06和12.50Ks. by centrifugal casting.Trans Mater Heat Treat,2013,34(4): (2)水冷铜模和砂模的M2铸锭的平均渗透率分 128 别为0.035和0.13μm2,其中心碳化物面积分数分别 (蒋一，岑启宏，蒋业华，等.冷却速度对离心铸造高硼高速 钢辊环组织的影响.材料热处理学报，2013,34(4)：128) 为0.30和0.46，快的冷却速度能有效地降低渗透率从 [11]Zhou X F,Fang F,Li F.Morphology and microstructure of M2C 而减轻中心碳偏析程度. carbide formed at different cooling rates in AlSI M2 high speed (3)水冷铜模铸锭平均晶粒尺寸(43.1um)较砂 steel.J Mater Sci,2011,46(5)1196赵志刚等: 水冷铜模与砂模铸造 M2 钢显微组织对比 图 11 水冷铜模和砂模铸锭不同试样的统计晶粒尺寸 Fig． 11 Statistical grain size of the different samples of the sand mould and water-cooled copper mould ingots 图 12 M2 钢凝固过程中晶粒尺寸与冷却速度之间的关系 Fig． 12 Ｒelationship between grain size and cooling rate of M2 steel during solidification 大则其凝固过程中的过冷度将越大． 因此，在一定范 围内增大冷却速度对晶粒的细化有着较为显著的 效果． 从图 5 可知水冷铜模和砂模铸锭中心( 试样 f) 的 冷却速度分别为 1. 9 K·s － 1 和 0. 8 K·s － 1，相差仅 2. 4 倍． 从图 12 可以看出，当冷却速度从 0. 8 K·s － 1增大到 1. 9 K·s － 1，晶粒尺寸从 95 μm 减小到 54 μm，减小约 43. 2% ． 可见水冷铜模能有效的减小铸锭中心的晶粒 尺寸． 3 结论 ( 1) 横截面积为 50 mm × 100 mm 的砂模和水冷铜 模 M2 钢铸锭的平均二次枝晶间距分别为 42. 5 和 21. 6 μm，平均冷却速度为 1. 06 和 12. 50 K·s － 1 ． ( 2) 水冷铜模和砂模的 M2 铸锭的平均渗透率分 别为 0. 035 和 0. 13 μm2 ，其中心碳化物面积分数分别 为 0. 30 和0. 46，快的冷却速度能有效地降低渗透率从 而减轻中心碳偏析程度． ( 3) 水冷铜模铸锭平均晶粒尺寸( 43. 1 μm) 较砂 模铸锭的平均晶粒尺寸( 72. 6 μm) 减小约 40. 7% ，且 铸锭中心处晶粒尺寸减小 43. 2% ． ( 4) M2 钢凝固过程中其晶粒尺寸与冷却速度的 关系式可表示为 l = 27. 2 + 36. 2e － dT/dt 13. 1 + 3. 8 × 104 e － dT/dt 0. 11 ． 参 考 文 献 ［1］ Zhao J Z，Jia Z Q． The present situation about development of high-speed steel at home and abroad． Sci-Tech Inf Dev Econ， 1997，7( 1) : 13 ( 赵建政，贾志琦． 国内外高速钢发展现状． 科技情报开发与 经济，1997，7( 1) : 13) ［2］ Luan Y K，Song N N，Bai Y L，et al． Effect of solidification rate on the morphology and distribution of eutectic carbides in centrifu￾gal casting high-speed steel rolls． J Mater Process Technol，2010， 210( 3) : 536 ［3］ Shaikh Q A，Coleman D S，Bates J，et al． Wear and micro struc￾tural studies of alloy sintered steels． J Mater Sci Technol，1991，7 ( 7) : 728 ［4］ Mujahid M，Qureshi M I，Ali M． Development of microstructure during heat treatment of high carbon Cr--Mo steel． Mater Sci Technol，2013，15( 4) : 391 ［5］ EI-Ｒakayby A M，Mill B． On the microstructure and mechanical properties of high speed steels． J Mater Sci Technol，1988，23 ( 12) : 4340 ［6］ Li Y J，Jiang Q C，Zhao Y G，et al． Modification of M2 cast high speed steel． Acta Metall Sin，1996，32( 3) : 313 ( 李彦军，姜启川，赵宇光，等． M2 铸造高速钢的变质研究． 金属学报，1996，32( 3) : 313) ［7］ Feng Z J，Du Z Z，Fu H G． Effect of ＲE--Ti compound modifica￾tion on microstructure and properties of high vanadium high speed steel． J Iron Steel Ｒes，2009，21( 10) : 48 ( 丰振军，杜忠泽，符寒光． ＲE--Ti 复合变质对高钒高速钢组 织和性能的影响． 钢铁研究学报，2009，21( 10) : 48) ［8］ Mao W M． Effect of Ti ＲE and B on the solidification process of M2 high speed tool steel． J Beijing Univ Technol，1993，19( 2) : 38 ( 毛卫民． Ti、ＲE、B 对 MZ 高速钢凝固过程及组织的影响． 北 京工业大学学报，1993，19( 2) : 38) ［9］ Feng M J，Wang E G，Zhan G F，et al． Study on electromagnetic continuous casting of W9 high speed steel． Iron Steel，2008，43 ( 10) : 25 ( 冯明杰，王恩刚，战国锋，等． W9 高速钢的电磁连续铸造 研究． 钢铁，2008，43( 10) : 25 ) ［10］ Jiang Y，Cen Q H，Jiang Y H，et al． Effect of cooling rate on microstructure of high boron high speed steel roll ring produced by centrifugal casting． Trans Mater Heat Treat，2013，34( 4) : 128 ( 蒋一，岑启宏，蒋业华，等． 冷却速度对离心铸造高硼高速 钢辊环组织的影响． 材料热处理学报，2013，34( 4) : 128) ［11］ Zhou X F，Fang F，Li F． Morphology and microstructure of M2C carbide formed at different cooling rates in AISI M2 high speed steel． J Mater Sci，2011，46( 5) : 1196 · 397 ·