P20模具钢属于美国牌号，在预硬化硬度为28～35HRC时，模具表面粗糙度、冲击性能和淬透性都比较好，可以使钢材获得比较均匀的硬度，同时具有良好的镜面加工性能，该钢种的镜面抛光性能明显高于普碳钢及低合金钢，因此在制造大型塑料模具时，P20钢仍是比较理想的钢种。
本工作主要通过对P20钢进行热处理，研究其在不同的回火温度和回火保温时间下的硬度及显微组织变化情况，同时分析显微组织对硬度变化的影响；然后利用回火参数P研究P20塑料模具钢的回火工艺，探索确定P20钢的最佳回火工艺。
试验用P20塑料模具钢的主要化学成分（质量分数，%）为0.30C、0.60Si、0.80Mn、1.50Cr、0.35Mo，余量Fe。将试验P20钢加工成尺寸为20mm×20mm×20mm的试样，取35个试样分成7组，在860℃下淬火，对淬火后的试样分别进行不同参数的回火处理，最后进行硬度测试和显微组织观察。
淬火温度为860℃，保温时间30min，出炉后迅速油冷，并不断搅动油液，淬火介质采用20号机油。回火温度分为350、400、450、500、550、600、650℃共7个温度，每组中的5个试样的保温时间分别为1、2、4、8、16h。加热炉到温后将试样入炉，待炉温重新恢复到设定温度后再开始计时保温，出炉后空冷，为防止试样表面氧化脱碳，试样入炉前涂有防氧化脱碳涂料。试验中所用的加热设备为GWL-1400型热处理炉。采用扫描电镜、洛氏硬度计对P20塑料模具钢进行淬火及回火后的显微组织观察及硬度测试。
结果表明：在350～450℃，随回火温度的增加，硬度变化不大；在450～650℃回火，试样的硬度发生明显下降趋势；随回火保温时间的延长，在350～450℃，硬度降低趋势较小；在500～650℃回火，在最初的8h内，硬度迅速降低，继续延长保温时间，硬度下降速率变慢；随回火温度和保温时间的延长，碳化物析出量越来越多，并逐渐球化聚集长大，马氏体条边界逐渐模糊，有些板条被早期形成的碳化物钉扎，致使部分板条马氏体发生粗化，有些板条合并变宽，导致其硬度降低。结合试验数据及回火参数P，可确定试验P20钢的最佳回火工艺为600℃×1h。
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