PDF《Cr12MoV 模具钢中共晶碳化物的控制及国内研究进展》

3 级,碳化物最大尺寸要求不得>

0.017mm[1] . 目前,为了碎化、细化共晶碳化物,把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均 匀性、细化碳化物的粒度,使用中一般都是通过锻造和预先热处理,以减少碳化物的不均匀

1 分布,同时为后续淬火、回火提供优良的原始组织.另外,通过添加微量锌元素进行变质处 理[2] ,也会加速共晶碳化物热处理粒化的动力学过程,促进共晶碳化物的粒化.

1 锻造 通常,单纯依靠热处理很难控制好 Crl2MoV 钢中共晶碳化物的尺寸与分布,需要经过 锻造.锻造的作用在于打碎共晶碳化物,改变其不均匀分布状态,同时为热处理做好组织准 备.此外,还可获得一定的几何形状与尺寸. 在锻造方法上,对于 Crl2MoV 这样的高碳高铬钢,一般的轴向镦粗――拔长法使坯料 心部的变形量不大,无法完全消除组织中的带状碳化物和粗大、不均匀的碳化物组织,用这 样的坯料制成的模具会产生组织的不均匀和力学性能的各向异性, 增加淬火裂纹和使用脆断 的倾向.一般应采用变向锻造法(包括十字镦拔法和三向镦拔法) ,而且要严格按照正确的 锻造操作规程进行. 镦拔的次数应视碳化物不均匀的级别和对锻件碳化物不均匀级别的要求 而定.操作过程中应严格执行 二轻一重 的锻造方法,在保证击碎碳化物同时防止裂纹产 生.拔长进给量每次不少于原始毛坯直径或边长的 2/3,下压量应均匀一致、决不能在坯料 表面造成任何硬性压痕,翻转也应勤快均匀,要坚决避免坯料的同一部位受到反复锤击,以 防锤击变形能量变成很大的热能,使金属局部升温,过热、引起开裂.

2 预先热处理 锻造后 Cr12MoV 钢的晶粒大小不一,一般呈片状珠光体组织,硬度较高,机械加工困 难,存在内应力;

并且,Cr12MoV 钢中那些形状不规则碳化物的交边呈尖角状,这极易造 成应力集中而增加淬火开裂、磨裂的危险,造成模具的早期脆性损坏.因此,Cr12MoV 钢 锻造完毕后,应在 24~32 h 内进行预先热处理,一般有正火、退火、调质、高温回火、高 温调质处理、 双重固溶球化处理工艺等, 其目的是为了改善毛坯的组织, 使钢的淬透性增加, 从而有利于改善钢的切削加工性能,同时为后继的热处理工艺做好组织准备. 2.1 球化退火 锻造后最常用的预先热处理是球化退火, 既可在锻造完毕冷却后及时进行球化退火, 也 可利用锻后余热直接进行球化退火或循环球化退火[3] .球化退火可使组织均匀,碳化物呈球 状,消除锻造应力和降低硬度,便于机械加工,并可减少淬火变形倾向.球化退火工艺如图

1 所示,球化退火后的组织为索氏体型珠光体+粒状碳化物,硬度为 206~260HB.Cr12MoV 钢不能采用完全退火,完全退火将使Cr12MoV钢形成网状碳化物,而且在最终的淬火、回 火过程中仍能保持,这将使其脆性增加而不能使用. 2.

2 调质处理 Ac1=810 720~750 炉冷≤30℃ /h 空冷207~255HBS ≤

1 0

0 0 ℃ / h 500~600 850~870 温度 /℃ 时间t/h

550 820 1010±10 700±10

60 8

5 90 热油冷却空冷温度 /℃ 时间t/min 图1Crl2MoV钢的球化退火工艺[6] 图2Cr12MoV钢的调质处理工艺[7] Fig.1 Spheroidizing annealing process of Cr12MoV steel Fig.2 Thermal refining process of Cr12MoV steel 当锻件的碳化物偏析比较严重, 常规球化退火工艺效果不理想时, 可采用锻后调质处理, 即锻后稍作停留[4] ,或在精加工前增加一道调质工序[5] .不仅使碳化物的粒度、形状、分布 及球化程度较常规工艺处理有显著改善, 而且可细化晶粒,获得均匀细致的索氏体组织,既 可保证工件最后淬火具有均匀的硬度, 也有利于工件淬火后变形的减小, 增加模具的尺寸稳