截齒用Cr12MoV鋼的介紹

時(shí)間:2017-06-30 作者 :admin
Cr12MoV鋼的介紹

Cr12MoV鋼是廣泛用于模具行業(yè)的冷作模具鋼,具有高淬透性,截面為300~400mm2以下者可以完全淬透。在300~400℃時(shí)仍可保持良好硬度和耐磨性,因此可用來制造斷面大、形狀復(fù)雜、經(jīng)受較大沖擊負(fù)荷的各種模具和工具。

1.Cr12MoV鋼的性能

Cr12MoV鋼具有淬火變形小、淬透性好、耐磨性高等特點(diǎn),被廣泛地用于制造生產(chǎn)批量大、耐磨性要求高、熱處理變形量要求小、形狀復(fù)雜、負(fù)荷大的模具。

Cr12MoV鋼是一種應(yīng)用廣泛的冷作模具萊氏體鋼,組織中有大量共晶碳化物。為了碎化、細(xì)化共晶碳化物,把粗大的枝晶狀共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均勻性,細(xì)化碳化物的粒度,一般在使用中都需要進(jìn)行鍛造和預(yù)先熱處理,以減少碳化物的不均勻分布,為后續(xù)淬火、回火提供優(yōu)良的原始組織。
A——過冷奧氏體;P——珠光體;B——貝氏體;M——馬氏體;C——碳化物;Ms——馬氏體開始轉(zhuǎn)變點(diǎn);

圖1 Cr12MoV鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線(TTT曲線)

Cr12MoV鋼中的主要碳化物是(Cr、Fe)7C3型碳化物,其中溶有少量的Ti、Mo和V。這些碳化物在高溫淬火時(shí)溶于奧氏體,增加鋼的淬透性。高溫回火后(500℃左右),又從馬氏體中析出,產(chǎn)生二次硬化和增加回火穩(wěn)定性,從而使鋼具有高的硬度和耐磨性。此外,由于高溫淬火加熱后奧氏體中合金元素含量增多,使馬氏體開始轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms(見圖1.1)大大下降,使得淬火組織中存在大量殘余奧氏體,從而可以保證微小的體積變形。但這類鋼中的碳化物不均勻性比較嚴(yán)重,尤其是含碳較高的Cr12鋼,在Cr12基礎(chǔ)上加入Mo、V,除了進(jìn)一步提高鋼的回火穩(wěn)定性、增加淬透性以外,還能細(xì)化組織,改善韌性。

2 影響Cr12MoV 模具鋼熱處理效果的因素

由于Cr 12MoV 鋼中含有大量碳化鉻,是一種高碳高鉻的萊氏體鋼,在鍛造退火狀態(tài)下,其組織由索氏體狀的珠光體和過剩的復(fù)合碳化物(Cr、Fe)7C3組成,當(dāng)加熱通過臨界點(diǎn)時(shí)碳化物溶解于奧氏體內(nèi),淬火加熱溫度愈高,碳化物溶解愈多,奧氏體所含碳和鉻就愈多,淬火后形成的馬氏體合金度就愈高,因此模具硬度愈高,其耐磨性也愈好。但是,如果淬火溫度太高,由于奧氏體晶粒長大及合金度的過飽和,在淬火冷卻時(shí)除奧氏體被保留下來,還會(huì)導(dǎo)致從奧氏體中析出的碳化物沉積于晶界上,這不僅降低硬度,而且會(huì)使沖擊韌性顯著下降。分析表明: 隨淬火溫度的逐漸升高,有一極限硬度值出現(xiàn),對沖模、冷擠模一般要求在常溫下有較高的硬度,以保耐磨性能,然而沖擊韌性對凸模而言更具有重要意義,所以模具熱處理后應(yīng)力求盡可能高的硬度和足夠的沖擊韌性。必須指出,模具壽命與材料碳化物的偏析程度有密切關(guān)系,由于Cr 12MoV 屬高碳高鉻萊氏體鋼,鋼水結(jié)晶時(shí)析出大量共晶碳化物極為穩(wěn)定,常規(guī)熱處理無法細(xì)化,即使經(jīng)壓延后,在較大規(guī)格鋼材中,仍保留明顯的帶狀或網(wǎng)狀碳化物,對淬火變形、開裂、力學(xué)性能影響極大。此外,碳化物偏析嚴(yán)重,在碳和合金元素富集的區(qū)域,鋼的溶點(diǎn)降低,易導(dǎo)致模具熱處理時(shí)過熱,并使碳和合金元素在奧氏體中溶解度減少,降低淬火后的硬度,且導(dǎo)致碳合金元素富集區(qū)與貧乏區(qū)之間產(chǎn)生大的組織應(yīng)力,從而增大了模具熱處理后的變形量。

3 Cr12MoV鋼的常規(guī)熱處理

Cr12MoV鋼的組織和性能,其中包括硬度、強(qiáng)度、塑性、回火穩(wěn)定性、淬火回火時(shí)的體積變形,與淬火溫度關(guān)系極大,因?yàn)閵W氏體的合金化程度

以及穩(wěn)定性與淬火溫度有關(guān)。當(dāng)加熱到Ac1溫度(約810℃)以上時(shí),原始組織索氏體和碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體和碳化物,隨著加熱溫度升高,合金碳化物繼續(xù)向奧氏體中溶解,增加了奧氏體中C和Cr的濃度,因而得到較高的淬火硬度。淬火溫度升高到1050℃時(shí),硬度達(dá)到最大值。若淬火溫度再升高,由于奧氏體中合金元素含量增多,使Ms點(diǎn)(見圖1.1)下降,從而導(dǎo)致殘余奧氏體量的增加,例如1100℃淬火,殘余奧氏體達(dá)80%以上,硬度急劇下降。

Cr12MoV鋼在980℃淬火(即低淬)加熱時(shí),碳化物的熔解少,基體的含碳量在0.5%左右,Cr在6%,鉬只有0.5%,釩的碳化物熔解更少,分布在基體的碳化物量在15%左右,而殘余奧氏體只有20%以下,淬火后的硬度HRC60~62。由于基體的含碳量低,淬火后的基體韌性高。但壓縮屈服強(qiáng)度未達(dá)高水平,低淬火溫度一般只能取低溫(180-200℃)回火,適用于低負(fù)荷、高速度的冷沖模,低溫回火后硬度HRC>60,回火次數(shù)二次。 Cr12MoV鋼采用中淬火溫度(1025-1030℃)(即正常淬火)提高了基體的碳濃度,合金碳化物也進(jìn)一步熔解,硬度達(dá)最高值,同時(shí)殘留奧氏體量也上升到近40%。淬火硬度在HRC62-63左右。中淬火溫度淬火后可以在180-200℃低溫回火,獲得最高的硬度和最佳的耐磨性,但韌性稍低,不能在重負(fù)荷的冷沖模中使用。在中淬火溫度淬火后也可以在380-400℃回火,但硬度將下降到HRC58左右,可獲得最佳的強(qiáng)韌性配合并明顯提高冷鍛模的斷裂抗力,但耐磨性下降。

Cr12MoV鋼超過1050℃以上溫度淬火(即高淬)均屬于高淬火溫度淬火。隨著淬火溫度的升高,碳和合金元素及碳化物進(jìn)一步熔入奧氏體,其碳和合金元素升高,奧氏體的穩(wěn)定性升高,淬火后的殘留奧氏體量也急劇上升到40-60%,甚至更高,由于殘留奧氏體量增加,淬火硬度降低至HRC55左右。由于殘留奧氏體增加和奧氏體穩(wěn)定性增加,低溫回火無法使奧氏體轉(zhuǎn)變,只能用高溫回火促使大量的奧氏體轉(zhuǎn)變。提高其硬度(1150℃淬火,其淬火硬度可能降到HRC45-50以下)出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象。高溫回火(520-540℃),一定要進(jìn)行三次回火。另外,隨著淬火溫度的升高,鋼中晶粒度迅速長大,1080℃晶粒度長至9級,1150℃甚至長至7-8級。淬火溫度提高碳化物數(shù)量(體積分?jǐn)?shù))減少,所以韌性強(qiáng)度降低,耐磨性也有所降低,但紅硬性提高。因此,只有要求高沖次,低負(fù)荷和紅硬性時(shí),才采用高淬高回工藝。高溫回火后的硬度也可達(dá)到HRC62以上,應(yīng)該指出,二次硬化的高溫回火溫度區(qū)向很窄,對Cr12MoV鋼在520℃,對Cr12MoV在540℃,超出此溫度區(qū)向(往往只有±5℃),硬度的波動(dòng)較大。

綜上所述:淬火溫度升高,會(huì)導(dǎo)致殘余奧氏體量增加,從而導(dǎo)致工件體積收縮,變形量較大;淬火溫度越高,變形量越大。因此,正確選擇淬火溫度,殘余奧氏體量可以部分甚至全部抵消淬火時(shí)引起馬氏體轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的尺寸增大,使變形量小甚至無變形,且達(dá)到適中的硬度。

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