Cr12MoV鋼的熱處理工藝改進(jìn)

周娟

【摘要】現(xiàn)今，國內(nèi)使用十分廣泛的冷作模具鋼就是Cr12MoV鋼，這種鋼具有熱處理變形小、硬度強(qiáng)、淬透性好等優(yōu)點(diǎn)，在制作形狀復(fù)雜、承受重負(fù)荷以及生產(chǎn)批量多的冷作模具鋼中應(yīng)用較多。但隨著沖壓以及冷擠壓的不斷高效化和自動(dòng)化發(fā)展，對(duì)模具的熱處理以及強(qiáng)度等也有了更高的標(biāo)準(zhǔn)?；诖?，本文就主要探討Cr12MoV鋼的熱處理工藝。

【關(guān)鍵詞】Cr12MoV鋼；低淬低回；高淬高回；固溶淬火

引言

某廠在制作沖頭的過程中使用Cr12MoV鋼，但經(jīng)過熱處理后沖頭的使用期限就會(huì)呈現(xiàn)出很大的差異，或使用10h左右出現(xiàn)折斷，或沖頭左邊角出現(xiàn)崩裂，最后只有約三分之一的沖頭能使用50-70h。這樣一來，不僅浪費(fèi)經(jīng)濟(jì)資源，也影響沖頭的使用效果。由此可見，對(duì)Cr12MoV鋼在熱處理工藝中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，有效改善沖頭的使用壽命十分重要且迫切。

1、原材料分析

1.1 Cr12MoV鋼化學(xué)成分檢測

由于Cr12MoV鋼在該廠的使用較多，廠庫房存放的Cr12MoV鋼為確保實(shí)驗(yàn)效果，均對(duì)Cr12MoV鋼的化學(xué)成分進(jìn)行了檢測，得出如下結(jié)果：

通過檢測發(fā)現(xiàn)，Cr12MoV鋼含有的化學(xué)成分主要有C、Cr、P、S、Mo、Mn、Si和V。其中C的測量值為1.60%，Cr的測量值為12.0%，而這兩種化學(xué)成分含量的合格值分別為1.5-1.7%和11.5-12.5%，其它化學(xué)成分的含量分別為P-0.016%、S-0.014%、Mo-0.53%、Mn-0.32%、Si-0.30%、V-0.21%，而這些化學(xué)成分含量對(duì)應(yīng)的合格值分別為P-<0.03%、S-<0.03%、Mo-0.4～0.6%、Mn-<0.35%、Si-<0.4%、V-0.15～0.3%。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Cr12MoV鋼中化學(xué)成分的含量值均在合格范圍之內(nèi)。換言之，該廠家采購的Cr12MoV鋼屬于合格的原材料。

1.2 Cr12MoV鋼鑄造質(zhì)量檢驗(yàn)

Cr12MoV鋼屬于萊氏體鋼，碳化物含量高且塊度粗大，硬度高且脆性大，加之共晶碳化物枝晶十分發(fā)達(dá)，因此，要降低甚至消除Cr12MoV鋼因?yàn)楣簿蓟锏牟痪鶆蚍植级鴮?duì)模具的變形、開裂及性能等造成的影響，就必須要對(duì)材料進(jìn)行反復(fù)鍛打處理，以改變碳化物的形態(tài)。換言之，要保障模具的使用效果與壽命，首先必須要確保Cr12MoV鋼的鍛造質(zhì)量。

為確保鑄造質(zhì)量檢驗(yàn)的可靠性，在庫存隨機(jī)抽取了20件Cr12MoV鋼，嚴(yán)格依照GB/T1299-1985《合金工具鋼技術(shù)條件》以及GB/T14979-94《鋼的共晶碳化物不均均度評(píng)定法》的有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鍛造質(zhì)量檢驗(yàn)。通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)抽取的20件Cr12MoV鋼中，合格有11件，不合格的有9件，不合格率接近50%，為此，該廠Cr12MoV鋼的鍛造質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，需要通過實(shí)驗(yàn)對(duì)Cr12MoV鋼的熱處理工藝進(jìn)行分析，以此提升Cr12MoV鋼的鍛造質(zhì)量。

2、熱處理分析

通過對(duì)Cr12MoV鋼中化學(xué)成分含量的檢測可知，Cr12MoV鋼中Cr和C的含量較高，材料容易形成共晶碳化物，如果這些共晶碳化物能夠呈顆粒狀均勻分布，就能很好地強(qiáng)化材料的耐磨性。如果共晶碳化物呈枝狀、網(wǎng)狀或是大塊狀分布的時(shí)候，就很容易增強(qiáng)材料的脆性，直接影響沖頭的使用壽命和效果。為此，在確定合金成分以及知曉材料鍛造質(zhì)量的情況下，怎樣強(qiáng)化沖頭的強(qiáng)度和韌性，確保沖頭的使用效果和壽命，是需要迫切解決的問題。

下面就對(duì)低淬低回、高淬高回和固溶淬火三種熱處理工藝進(jìn)行分析，如圖。

2.1 低淬低回

低淬低回?zé)崽幚砉に?，方法為使?80℃油淬+2次x220℃回火空冷。先用980℃的低溫淬火，只能將材料里很少的碳化物溶解掉，還存在較多的共晶碳化物。接著再用2次220℃的回火空冷，經(jīng)處理后材料里還殘留較多的奧氏體，直接影響材料的應(yīng)力消除效果。由此可見，低淬低回的熱處理工藝不能達(dá)到提升沖頭使用壽命和效果的目的。（如圖1-a）

2.2 高淬高回

高淬高回?zé)崽幚砉に?，方法?060℃油淬+520℃回火空冷。此種工藝先使用1060℃高溫淬火，能較好地溶解材料里的共晶碳化物，但奧氏體晶粒粗大，會(huì)降低材料的強(qiáng)度和韌性；接著使用520℃回火空冷，能較為完全轉(zhuǎn)化殘留的奧氏體，確保材料的應(yīng)力消除效果。據(jù)文獻(xiàn)材料顯示，材料合金成分在合格范圍之內(nèi)，鋼的強(qiáng)度和韌性主要受四個(gè)因素的影響：一是基體馬氏體組織的結(jié)構(gòu)和形態(tài)；二是奧氏體的晶粒度；三是碳化物的分布狀態(tài)和形態(tài)；四是殘留奧氏體的分布以及數(shù)量。通過高淬高回?zé)崽幚砉に噷?duì)材料進(jìn)行處理后，能滿足其中三個(gè)因素，但奧氏體晶粒粗大問題仍不能得到有效解決，因此，此種熱處理工藝也不能有效提升沖頭的使用壽命和效果。如圖1-b。

2.3 固溶淬火

固溶淬火熱處理工藝，方法為1120℃油淬+750℃回火空冷+960℃油淬+2次x220℃回火空冷。首先將溫度加熱到1100-1140℃，在這個(gè)溫度下碳化物顆粒溶解變小，小顆粒均能溶解，且凡是鋒利尖角的均能溶解成圓角，不能溶解的碳化物數(shù)量極少，粒度大小基本都一樣，顆粒形態(tài)逐漸變?yōu)榍蛄；?，接著?50℃回火空冷。但在這個(gè)過程中奧氏體晶粒逐漸變粗，為此，還需要解決奧氏體晶粒粗大的問題。固溶淬火工藝在750℃的回火空冷之后又加入了兩道工序，960℃油淬和2次220℃的回火空冷，這兩道工序就能有效解決奧氏體晶粒粗大的問題。如圖1-c。

由此可見，經(jīng)過固溶淬火工藝后，能有效改善材料中碳化物的粒度以及形態(tài)，促使碳化物的分布逐漸均勻，粒度逐漸變小和變圓，Cr12MoV鋼中的晶粒也實(shí)現(xiàn)了超細(xì)化，這樣一來，用于制作成沖頭后，能將沖頭的使用壽命提升3-4倍，甚至更多。簡言之，Cr12MoV鋼采用固溶淬火熱處理工藝能確保后期制作成沖頭成品的使用壽命和效果。

3、結(jié)語

綜上所述，本文主要實(shí)驗(yàn)了低淬低回、高淬高回和固溶淬火三種Cr12MoV鋼熱處理工藝：

（1）低淬低回?zé)崽幚砉に囂蓟锏娜芙廨^少，影響材料的應(yīng)力消除效果；

（2）高淬高回?zé)崽幚砉に嚹苓M(jìn)一步的溶解掉材料里共晶碳化物，但奧氏體晶粒粗大，會(huì)影響材料的強(qiáng)韌性；

（3）固溶淬火熱處理工藝能有效彌補(bǔ)前兩種工藝的不足，很好地溶解材料里的共晶碳化物，改善碳化物形態(tài)，實(shí)現(xiàn)材料晶粒的超細(xì)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)沖頭使用效果和壽命的有效提升。因此，Cr12MoV鋼的固溶淬火熱處理工藝值得進(jìn)一步推廣和使用。

參考文獻(xiàn)

[1]蓋志宏，劉全榮，安秀娟.不同熱處理后Cr12MoV鋼磨損的研究[J].兵器材料科學(xué)與工程， 2013（02）：96-98.

[2]陶勇.熱處理對(duì)Cr12MoV組織和力學(xué)性能的影響[J].熱加工工藝，2014（16）：201-203.

[3]歐朱曉波，廖江臨.提高Cr12MoV鋼模具的使用壽命熱處理分析[J].當(dāng)代農(nóng)機(jī)，2013（11）.