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Cr12MoV工具钢的几种化学应用特点
作者:无锡鲁骏特钢有限公司 来源:http://www.crwmnyg.com 时间:2020/4/21 9:53:42

  本发明Cr12MoV工具钢,是在电弧炉中冶炼的,经1150~1170℃开锻,850~900℃终锻,再于760±10℃高温回火3-4小时软化处理,机加工后,进行强韧化热处理:淬火加热温度为960~980℃,电阻炉加热保温系数为2分/毫米,在油中或空气中冷却,也可采用等温淬火的方法,淬火硬度HRC50~52,淬火组织为板条马氏体+少量残留奥氏体,回火温度600~650℃保持2-4小时,出炉空冷,回火后硬度HRC46~38。这种强韧化热处理可以与渗硼工艺结合起来,其工艺为,在模腔表面敷以渗硼剂与保护剂,用热风机吹干,升温致960℃~980℃保温2-4小时,油冷,600~650℃ 回火。实行该工艺的渗硼剂配方为:80%SiC+10%B4C+5%KBF4+5%B2O3。将各种粉末混合均匀,用12%醋酸纤维丙酮溶液调成粘稠状,在模腔表面涂敷厚度为2-6毫米,用热风机吹干。实行该工艺所使用的保护剂配方为:65%SiO2+25%Na2CO3+3%Al2O3+7%Cr2O3。将各种粉末混合均匀,用浓水玻璃调合成粘稠状,涂敷在渗硼剂层外侧,涂层厚度为2-4毫米。

  本发明钢种可以进行氮化处理,其工艺为:960-980℃加热淬火,淬火加热保温系数为2分/毫米,油中淬火;600-650℃回火2-3小时空冷,模腔表面精磨加工后于氮化炉中530~550℃氮化处理2-4小时,炉冷后出炉。

  本发明钢种具有以下特点:

  1.由于把已有技术的含碳量为0.50~0.60%降到0.30%左右,运用低碳马氏体的强韧化机理于锤锻模具的成份设计,显著的提高了钢的韧性,尤其是高温冲击韧性。本发明262钢经960~980℃淬火+600℃回火,其洛氏硬度为HRC=45.5,常温冲击韧性ak=53.9J/cm2、300℃高温冲击韧性ak=93.1J/cm2、550℃高温冲击韧性ak=83.3J/cm2。而对比钢5CrNiMo在经860℃淬火+450℃回火,其洛氏硬度为HRC=45、300℃高温冲击韧性为ak=41.2J/cm2、550℃高温冲击韧性为ak=51.0J/cm2。

  2.由于本发明采用了铬、钼、钨、钒、硅、镍多种元素的联合作用,实现了多元复合合金化。淬火加热时,这些合金元素大部分固溶于奥氏体,淬火冷却后,又固溶于低碳马氏体中,在高温回火时,产生固溶强化与特殊碳化物的 散强化。因此,本发明Cr12MoV工具钢能在高韧性的前提下,具有较高的高温强度、高温硬度和回火稳定性。这种钢在经960~980℃淬火+600℃回火后,其600℃时高温抗拉强度为σb=897MPa,600℃时高温硬度Hv=334,而对比钢5CrNiMo,在经860℃淬火+450℃回火,其600℃ 时高温强度σb=485MPa,600℃时高温硬度Hv=205。本发明钢种回火到HRc=42~45的回火温度比5CrNiMo钢提高了120~150℃;本发明钢种淬火并回火后HRc=45,在600℃保温12小时后其硬度为HRC=40~43,比5CrNiMo钢高出硬度值为HRC=10以上,回火稳定性明显提高。由于多种合金元素的复合作用,使本发明钢种的Ms点提高到358℃,A1点提高到805℃,明显有利于高韧性低碳马氏体的形成及材料热强性的提高。

  3.钼、铬等合金元素含量的变化,显著地推迟了本发明钢的奥氏体→珠光体转变,发生奥氏体→珠光体转变的临界冷却速度为0.15~0.20℃/S,发生奥氏体→贝氏体转变的临界冷却速度为1.50℃/S。本发明钢种具有很好的淬透性,φ350mm×500mm的圆柱,1000℃加热油淬,可以完全淬透。

  4.本发明钢种加热至1150℃,形成单相奥氏体组织,高温锻造无锻裂倾向。850~900℃终锻后空冷可获得淬火马氏体+贝氏体复相组织,洛氏硬度大于HRc44,无白点与开裂倾向,锻造性能良好。

  5.本发明钢种,锻造后软化退火工艺可以为850℃奥氏体化后于720℃±10℃等温6-7小时,炉冷,可获得Hv=239,但这种工艺,周期长,能耗大。生产中推荐采用760℃高温回火3-4小时(空冷,得到回火索氏体组织)可获得硬度为HB=229,便于机加工。

  6.本发明钢的热处理工艺是:佳淬火加热温度为960~980℃,奥氏体晶粒度一般为8~10级,空气炉加热保温系数一般为2分/毫米,大、中型模具一般采用油淬,小型模具可采用等温或空冷方式淬火。

  淬火硬度一般为HRc50~52,淬火组织为板条状低碳马氏体+3%左右的残留奥氏体。

  加热至960~980℃油淬后,600℃回火,其硬度值为HRc45,625℃回火时则为HRc43,650℃回火时则为HRc40,回火温度从600℃提高到650℃,它们断裂韧性K1C从73.7MPa 迅速提高到144MPa ,对于冲击载荷大的大型模具推荐采用630~650℃回火。

  7.由于本发明钢种降低了碳含量,抗冷热疲劳的性能显著提高,650℃~20℃冷热循环1000次,纵向裂纹长度为0.75mm,同样试验条件下的5CrNiMo钢的纵向裂纹长度为1.80mm。