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QQ：Cr12MoV模具钢应用的主要问题与热办理研究进展1序言近 20年来，我国模具工业睁开特别迅速，特别是近几年．模具需求素来以每年15％左右的速度迅速增加 , 公民经济的高速睁开对模具工业提出了越来越高的要求，也为其睁开供应了富强的动力。

Cr12MoV钢属于高耐磨微变形冷作模具钢，其特点是拥有高的耐磨性、淬透性、微变形、高热牢固性、高抗弯强度，仅次于高速钢，是冲模、冷镦模等的重要资料，其耗资量在冷作模具钢中居首位。

该钢诚然强度、硬度高，耐磨性好，但其韧度较差，对热加工工艺和热办理工艺要求较高，办理工艺不当，很简单造成模具的过早无效。

Cr12MoV钢常用的加工工艺是：下料一锻造一球化退火一机械加工一淬火 +低温回火一平磨一线切割加工一组装。

Cr12MoV钢碳化物级别应不大于 2级. 其化学成分要求见表 1。

Cr12MoV钢属于高碳高铬钢，含碳量和含铬量高，形成了大量的碳化物和高合金度的马氏体。

使钢拥有高硬度、高耐磨性。

Cr12MoV钢中的钼增加钢的淬透性而且细化晶粒，钒能细化晶粒增加韧度。

又能形成高硬度的VC，以进一步增加钢的耐磨陛。

铬又使钢拥有高的淬透性和回火牢固性。

由于 Cr 的大量存在，钢液结晶时析出的大量共晶碳化物 ( 主若是硬度很高的铬铁复合碳化物 (Fe ，Cr) 7C3，)极为牢固，老例热办理无法细化。

即使经压延后，在较大规格钢材中。

仍保存明显的带状或网状碳化物，碳化物分布不均匀，而带状或网状碳化物区是一个脆性区，其塑性、韧度差，不能够承受大的冲击力，裂纹很简单在这里萌生与扩展，常常成为裂纹产生的主要原因。

较大的碳化物周围常常有空洞、位错等弊端汇聚，在交变负荷的作用下，这些弊端进一步齐聚和扩展即可萌生疲倦裂纹。

碳化物偏析严重，在碳和合金元素富集的地域，钢的熔点降低，易以致模具热办理时过热，使碳和合金元素在奥氏体中溶解度减少，降低淬火后的硬度，且以致碳合金元素富集区与困穷区之间产生大的组织应力，从而增大模具热办理后的变形量。

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。

—般 Crl2MoV使用时都需要进行锻造和起初热办理，以减少碳化物的不均匀分布，为后续淬火、回火供应优异的原始组织。

别的，经过增加微量锌元素进行变质办理口 j 会加速共晶碳化物热办理粒化的动力学过程，促进了共晶碳化物的粒化。

目前以致 Crl2MoV这种高碳、高铬钢模具损坏的因素很多，但主要的还是锻造工艺和热办理工艺造成的。

线切割加工有时也会引起模具开裂。

碳化物的不均匀与残留应力的分布是影响模具使用寿命的决定因素。

2锻造2．1温度控制Cr12MoV钢导热性差，锻造温度较窄，加热速度不能够太陕。

加热要均匀?。

一般锻造最好选择在单相区进行。

较高的锻造温度易于塑性变形。

但 Crl2MoV钢共晶温度较低 ( 约 l 150 ℃) ，略不注意就会发生过热和过烧。

过低的开锻温度使得开停锻温度范围变窄，相应要增加变形火次。

过低的终锻温度会产生加工硬化，产生内外裂纹。

终锻温度如选在 A am线以上，那么会在锻后的冷却过程中，沿着晶界析出二次网状渗碳体，这将使得锻件的力学性能大为下降。

如选在 Aam和A1线之间的温度区间锻造，由于塑性变形的机械损坏作用，可使析出的二次网状渗碳体呈弥散状。

Crl2MoV的终锻温度应控制在 Aam线以下、Al 线以上 50～ 100℃。

2．2锻造方法在锻造方法上。

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，无法完好除掉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 ) 。

而且要严格依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其余要求而定。

操作过程中应严格执行“二轻一重〞的锻造方法，在保证击碎碳化物的同时防范裂纹产生。

拔长进给量每次很多于原始毛坯直径或边长的 2／3，下压最应均匀一致，决不能够在坯料表面造成任何硬性压痕，翻转也应勤奋均匀，要坚决防范坯料的同一部位碰到屡次锤击。

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。

Crl2MoV钢的锻造加热曲线如图 1所示，其锻造工艺如表2所示。

锻件终锻后应马上打标记并随炉缓冷 ( 炉膛温度 700℃ ) ，严禁空冷或放置在润湿的地面上冷却。

为便于后续加工，锻件在冷却后，应在 24～ 32 h 内进行退火处理 . 一般采用等温球化退火。

3热办理工艺3．1预办理由于 Crl2MoV钢含有高碳高铬，其内部组织碳化物多，特别是一些形状不规那么的碳化物，这些碳化物的边缘呈尖角状，尖角的存在极易造成应力集中而增加淬火开裂、磨裂的危险。

必然会造成模具的早期脆性损坏。

所以，需要对Crl2MoV 钢进行预办理，预办理一般有正火、退火、调质、高温回火、高温固溶办理 +高温回火预办理工艺等，其目的是为了改进毛坯的组织．使钢的淬透性增加，有利于改进钢的切削加工性能，为后续的热办理工艺做好组织准备.3．1．1球化退火锻造后最常用的起初热办理是球化退火。

以便获取微小、均匀的球形碳化物分布。

完好退火将使 Cr12MoV钢形成网状碳化物，而且在最后的淬火、回火过程中还可以保持，这将使其脆性增加而不能够使用。

球化退火工艺如图 2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 207～ 255HB.3．1．2调质办理当锻件的碳化物偏析比较严重，老例球化退火工艺收效不理想时，可采用锻后调质办理，即锻后稍作停留或在精加工前增加一道调质工序 , 也可利用锻后余热直接进行球化退火或循全世界化退火 , 调质办理后锻件能获取均匀认真的索氏体组织，不但可保证工件最后淬火拥有均匀的硬度，而且有利于淬火后减小工件的变形，增加工件的尺寸牢固性。

Cr12MoV钢的调质办理工艺见图 3。

与球化退火对照，采用高温调质工艺更有利于碳化物形态的改变 , 这是由于高的加热温度促进碳化物进一步溶解，原来在低温下不能够溶解的、略大的一些碳化物能够进一步溶解。

一些更大些碳化物也会发生尖角微溶现象，由于碳化物尖角处曲率半径小，与其凑近的固溶体碳浓度高，而与平面处 ( 曲率半径大 ) 相凑近的固溶体浓度低，在高温下碳的扩散过程加剧，必然引起碳的扩散而打破平衡，以致尖角处的渗碳体溶解，并在平面处析出，使尖角处发生钝化 ( 曲率半径相对变大 ) 。

这种尖角形态的消失或缓解可减少碳化物呈尖角时易造成应力集中的不利影响。

再那么高温下融入碳化物增加，完好溶解了的碳化物在高温回火过程中以极细粒状均匀析出，又进一步减少了碳化物存在的不利影响，因均匀分布的极细粒状碳化物不会造成应力集中而大大降低了钢的脆性，增强了韧度，所以 Crl2MoV钢制模具增加高温调质工序是提高模具强韧度的重要环节。

3．1．3高温固溶 +高温回火对于大型的 Crl2MoV钢冷作模具，还可采用高温固溶办理+高温回火预办理工艺( 又叫双重固溶球化办理 ) ，其工艺如图 4所示。

对锻造模块直接进行两次固溶办理，即在锻造高温固溶细化办理后，再进行一次加热固溶球化办理，可使球化过程加速，同时又可使碳化物的大小、形状及分布获取改进，为最后热办理供应了优异的组织准备。

3．1．4几种预办理工艺的比较比较了球化退火、调质办理、高温固溶淬火 +高温回火、高温调质办理这几种预办理工艺的球化收效，发现经高温固溶淬火十高温回火和球化退火办理后，碳化物颗粒微小，分布均匀弥散，高温固溶淬火 +高温回火的球化收效最好。

高温调质办理获取的碳化物也很微小，但碳化物的分布收效不如球化退火和高温固溶淬火 +高温回火 2种工艺理想。

高温固溶淬火 +高温回火 +980℃淬火 +240℃回火是 Cr12MoV钢最正确强韧化热办理工艺，在保证硬度较高的条件下，其冲击功值可达 3．04 J，比原工艺 ( 球化退火 +980℃淬火 +210℃回火 ) 的冲击功值 1． 69J提高了 80％。

3．2热办理工艺分类Cr12MoV钢一般有 3种热办理工艺：①一次硬化办理方法 ( 如图 5所示 ) ，采用低温淬火低温回火。

即 950～1000℃加热淬火， 200℃回火；②二次硬化办理方法，采用高温淬火高温回火，即 1 100 ℃左右加热淬火， 500-520 ℃回火；③中温淬火中温回火工艺，即 1 030 ℃左右加热淬火， 400℃左右回火。

方法①可获高硬度及较高韧度，但抗压强度低；方法②可获较高硬度及抗压强度，韧度也好；方法③可获较高硬度和抗压强度，强韧度适中。

一次硬化办理方法是采用较低的淬火温度进行淬火。

尔后进行 1--2 次低温回火。

采用较低的淬火温度，晶粒较细，钢的强度和韧度较好，钢的硬度和耐磨性高，热办理变形较小。

一般淬火液采用淬火油或硝盐浴，采用单液淬火，也可采用双液分级淬火。

钢中的残留奥氏体量在 20％左右 , 回火温度一般为 160～200℃。

回火时间为 2-4h ，回火以 2次为宜，这样在机加工过程中工件不易开裂。

二次硬化办理方法是采用较高的淬火温度进行淬火，尔后进行屡次高温回火。

到达二次硬化的目的。

经二次硬化办理，钢有较高的红硬性、耐磨性和回火牢固性，但强度和韧度会稍降低。

一般淬火液采用淬火油或硝盐浴，采用单液淬火或双液分级淬火。

淬火温度高，淬火后钢中有大量残留奥氏体，硬度比较低，但采用较高的温度 (490-520 ℃) 回火后，工件硬度也能够提高到60～ 62 HRC，硬度的提高主若是由于残留奥氏体在回火过程中转变成马氏体。

回火一般以 3次为宜。

二次硬化办理适合于工作温度较高 (400 ～500℃) 且承受载荷不大或淬火后表面需要渗氮的模具。

采用较低温度淬火 +贝氏体等温办理工艺 , 可使晶粒微小。

提高模具的抗弯强度和韧度，延长模具使用寿命。

一般情况下， C12MoV钢强度高、塑性低，而下贝氏体组织却拥有较高强度和韧度，下贝氏体断裂韧度比回火马氏体高。

最后热办理常常用贝氏体等温办理，模具获取很多的下贝氏体，割裂了原奥氏体晶粒，使随后形成的针状马氏体细化。

下贝氏体易在未溶碳化物与基体的界面处形成。

自己韧度也较好，可经过自己塑性变形而缓解应力集中，有助于降低裂纹萌生及扩展，脆断几率减小，使强韧度增加。

采用中温淬火低温回火，使模具获取了较高硬度和韧度，同时获取了高强度，从而保证了模具寿命。

由于中温加热可完好奥氏体化，而合金元素未完好熔于奥氏体内，防范获取过饱和马氏体。

采用低温回火可保证工件所需硬度，二次回火可使淬火应力充分除掉。