P20模具鋼模具壽命對熱疲勞性能的影響
熱疲勞試樣經常規工藝回火后，部分試樣在570℃×3h進行氮碳共滲，其余試樣不進行氮碳共滲，然后進行對比試驗。測試過程如下:將樣品放入700℃熔融鋁中加熱5秒，然后立即放入水中淬火，每次重復上述過程。試驗結果表明，未進行氮碳共滲的試樣在3-5次循環后會粘鋁，而經過氮碳共滲的試樣在數百次循環后不會粘鋁，脫模容易。還發現，60次循環后，未進行氮碳共滲的試樣表面出現微裂紋，而160次循環后，進行氮碳共滲的試樣開始出現微裂紋，證明進行氮碳共滲的試樣抗熱疲勞性能更好，比未進行氮碳共滲的試樣高1.6倍。
氮碳共滲后，樣品最外表面為白色層，由相對致密的ε-Fe2-3 (n，c)化合物組成，與鋁的晶體結構不同，潤濕性差，這可能是樣品不粘鋁的原因。
材料的熱疲勞性能是決定熱鍛模具壽命的重要指標之一。熱疲勞不僅與材料的導熱系數、熱膨脹系數等物理性能有關，還與材料的高溫強度和塑性有關。熱裂紋通常形成在表面熱應力最大的區域。當模具表面被嚴重氧化時，損傷過程會加快。如果材料具有良好的抗氧化性，可以減少損傷。氮碳共滲后，試樣的高溫屈服強度和抗塑性變形能力提高，延緩了裂紋的萌生。同時，氮碳共滲試樣表層具有抗氧化性，可以減少氧化腐蝕過程中的損傷過程，這可能是提高熱疲勞抗力的原因。
P20模具鋼采用新工藝進行球化退火，再加工成沖擊試樣。經過不同溫度的淬火和回火后，進行沖擊試驗，測量試樣隨爐洛氏硬度。結果如圖5所示。從圖5a可以看出，隨著淬火溫度的升高，硬度增加，在相同溫度下回火，硬度也隨著淬火溫度的升高而增加，說明高溫淬火可以提高紅色硬度。從圖5b可以看出，沖擊韌性隨著淬火溫度的升高而降低；淬火溫度-時間，沖擊韌性隨著回火溫度的升高而增加。相同溫度回火，淬火溫度越低，沖擊韌性越高?？紤]到沖擊韌性，壓鑄模具應低溫淬火，高溫回火。然而，850℃淬火試樣的沖擊韌性低于900℃淬火試樣，這可能與加熱溫度低和溶解在奧氏體中的合金元素少有關。因為溶解在基體中的合金元素的減少會降低基體的強度，影響沖擊韌性的提高。
