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高碳高铬冷作模具钢的—般特性

高碳高铬冷作模具钢包括Cr12,Cr12MOV,Cr12MO1V1,具有高硬度,高强度,高耐磨性,易淬透性,高稳定性,高抗压强度和较小的淬火变形等优点。

由于铬含量高,可以形成多种碳化物,主要是(CrFe)7C3型。淬火和加热后,碳化物大量溶解在奥氏体中,以确保马氏体的高硬度。回火时,马氏体中析出大量分散的碳化物,硬度高,从而提高了钢的耐磨性。铬增加了过冷奥氏体的稳定性,从而增加了钢的淬透性。铬还降低了Ms点。淬火后,残留奥氏体很多,减少了体积变形,因此可以控制残留奥氏体。确保模具淬火和微变形的量。同时,MO和V的存在,除了进一步改善钢的回火稳定性和淬透性之外,还可以细化晶粒并提高钢的韧性。

Cr12属于Leysite钢。在铸态下,存在鱼骨共晶碳化物。由于轧制或锻造的方向性,加工后的碳化物分布仍然不均匀,这将在热处理中引起变形和开裂缺陷。碳化物越不均匀,弯曲强度和各向异性越低。因此,原材料的锻造和减少碳化物的不均匀性是提高Cr12模具质量的重要途径。

高碳高铬钢锻造后的硬度高(约550 HB),内应力大。为了消除内部应力,降低硬度并改善切削效果,长时间在室温下会发生开裂和刮擦。性能必须退火。可以将普通退火用于退火处理,并且将来优选将等温退火用于淬火和回火的制备。退火冷却速率应小于或等于30°C/h,冷却至550°C以下可以空冷。退火后,钢的显微组织为粒状珠光体合金碳化物。这种钢中的碳化物主要是M7C3型碳化物,Cr12的碳化物数量略高于Cr12MOV和Cr12MO1V1。

这种钢的奥氏体在珠光体相变区和贝氏体相变区均具有高稳定性。油淬通常用于淬火。即使模具尺寸不大,硬化的Cr12的淬透性和淬透性也比Cr12MOV差。钢淬火组织是马氏体残余奥氏体粒状碳化物。钢的主要性能(硬度,强度,延展性,韧性,红色硬度和淬火和回火的体积变形)与淬火温度有很大关系,也就是说,淬火温度取决于模具的使用条件。被生产,如低温淬火。并且随后进行低温回火,可以获得更高的机械性能和更少的变形。适用于高负荷或复杂形状的模具和冷轧模具。

高温淬火和随后的高温回火,因为钢在淬火后具有大量的残余奥氏体,硬度低,并且钢的硬度通过回火期间的二次硬化而增加,以满足使用要求。通过这种处理可以获得高的红色硬度和耐磨性,但是机械性能低并且变形量大。因此,它适用于承受低载荷但具有较高耐磨性要求并在400-500°C的温度下运行的模具的制造。

对于某些要求高韧性的冲压模或挤压模,可以使用贝氏体奥氏体回火。此时的组织为下部贝氏体马氏体粒状碳化物的少量残留奥氏体。获得贝氏体组织的一部分后,硬度略有降低,但韧性显着提高,并且模具的变形降低。

高碳高铬钢在回火过程中会发生马氏体分解,碳化物聚集和残余奥氏体转变。高温回火的二次硬化作用的原因是由于残余奥氏体转变为马氏体,以及马氏体成分分解了诸如VC和M2C的碳化物。在工业生产中,通常使用2-3次回火来提高原回火残余奥氏体至初生马氏体的韧性,从而提高钢的韧性。

来源:《模具材料与表面处理》康俊元主编李立明徐永军主编,北京理工大学出版社,2007.6p

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