熱作模具用于熱鍛、壓鑄和擠壓等熱成形[1]，承受嚴酷的溫度和機械載荷 應(yīng)用于鍛造的模具其壽命的受限因素包括：疲勞造成的斷裂、磨損引起的尺寸誤差和在過載條件下產(chǎn)生的應(yīng)力集中[2] 應(yīng)用于壓鑄模具的失效類型可分為：大尺寸裂縫，角裂以及磨損或侵蝕引起的龜裂[3] 鋁擠壓模具的兩種主要失效方式的比例為：疲勞斷裂為46%，磨損為26%[4] 熱疲勞性能是影響金屬熱成形過程中模具性能和經(jīng)濟效益的關(guān)鍵因素[5]，因此具有較好高溫服役性能的新型熱作模具鋼DM備受關(guān)注 制造熱作模具的材料，一般選用含碳量(質(zhì)量分數(shù)，下同)為0.4%左右的中合金鋼，如H13和3Cr2W8V鋼，其合金總量較為接近，分別約為9.0%和12.0%，淬火硬度為55 HRC左右 同時，此類材料在服役過程中承受較高的熱應(yīng)力載荷，容易發(fā)生回火軟化，而基體中細小彌散的第二相顆粒與滑移位錯交互作用產(chǎn)生強化 因此，具有二次硬化的材料抗回火軟化能力較強 國內(nèi)外學(xué)者研究了材料的高溫?zé)岱€(wěn)定性和熱疲勞性能機理 Abel等[6]研究淬火時效合金經(jīng)受疲勞載荷反復(fù)剪切時發(fā)現(xiàn)，共格相重溶于基體導(dǎo)致軟化；McGrath等[7]研究發(fā)現(xiàn)，淬火時效合金在疲勞應(yīng)力作用下組織中出現(xiàn)明顯的無碳化物析出區(qū)域；崔辰碩等[8]指出，碳化物與運動位錯的交互作用是影響熱強性的重要因素；Yan等[9]研究9%~12%Cr鐵素體-馬氏體耐熱鋼時發(fā)現(xiàn)，提高析出相的穩(wěn)定性、優(yōu)化析出相的分布是提高組織穩(wěn)定性的關(guān)鍵 李爽等[10]對比研究了SDCM鋼和H13的組織與性能，認為碳化物類型不同引起的抗回火性能和高溫導(dǎo)熱率的差異，是SDCM-S材料比H13鋼具有更高的熱疲勞性能的原因 Min等[11]認為，高溫穩(wěn)定性主導(dǎo)熱作模具鋼的抗熱疲勞性能，歸因于高硬度對非彈性變形的抑制，并分析了碳化物對熱疲勞行為的影響 楊金俠[12]發(fā)現(xiàn)，K465鎳基高溫合金的高溫穩(wěn)定性、熱疲勞性能都與MC碳化物分解、M6C碳化物析出和gama prime相的形態(tài)演變密切相關(guān) 因此，對于碳化物類型豐富的熱作模用材，分析其碳化物演變特征是研究其高溫穩(wěn)定性與熱疲勞性能的重點 本文研究新型熱作模具鋼DM在不同服役條件下的組織和性能，計算碳化物生成自由能并闡明高溫?zé)岱€(wěn)和熱疲勞兩種服役條件下DM鋼的組織演變機理 1 實驗方法1.1 實驗用材料的制備 實驗用新型鍛模用材DM鋼的制備工藝為：40 t EF+