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高合金模具鋼Cr12MoV和Cr12采取何種熱處理工藝獲得理想的硬度
- Cr12MoV、Cr12鋼是一種高碳鉻合金模具鋼，屬于高合金高耐磨冷作模具鋼系列，本身具有較高的淬透性、回火穩(wěn)定性、一定的韌性和尺寸穩(wěn)定性，即使體積較大的模具仍可獲得要求的硬度等。隨著淬火溫度的升高，鋼中奧氏體的含鉻量和含碳量增加，因此硬度呈上升的趨勢(shì)，其淬火范圍一般在980～1060℃，通常而言，鋼淬火加熱時(shí)奧氏體的含鉻量決定了加熱溫度，淬火鋼中除了馬氏體和殘余奧氏體外，還有12%以上的過剩碳化物存在，高硬度碳化物M7C3的存在，提高了鋼的硬度，確保其具有高的耐磨性等。（注：高耐磨性鋼種還包括：Cr12Mo1V1、DC53、7Cr7Mo2V2Si、Cr5Mo1V、SLEIPNER等。）
Cr12MoV鋼經(jīng)過950～1050℃淬火后的殘余奧氏體少些，因此獲得了高的硬度，在300℃以下回火時(shí)，淬火馬氏體分解，析出彌散的碳化物，固溶體中的含碳量減少，硬度呈連續(xù)下降的趨勢(shì)。而在300℃以上的回火過程中，殘余奧氏體分解和碳化物的聚集長大，硬度下降。故淬火后需在150～180℃的鹽浴中進(jìn)行低溫回火，即可獲得高的硬度，又稱一次硬化，該鋼在1050℃加熱淬火，可獲得最大的硬度值，在1060℃的晶粒度為8～9級(jí)。
Cr12MoV鋼進(jìn)行1130℃的淬火后，有大量的殘余奧氏體存在，馬氏體少硬度低，達(dá)不到硬度要求，需要經(jīng)過適當(dāng)?shù)臏囟然鼗鹛幚恚丛?00℃以上的溫度回火，使殘余奧氏體分解，使硬度升高，在500～520℃范圍內(nèi)時(shí)，硬度值達(dá)到60～61HRC，即所謂的“二次硬化”。
與此同時(shí)，Cr12適宜的淬火溫度為950～980℃，其中在980℃淬火可獲得最高的硬度，1100℃淬火晶粒度在9級(jí)，因此綜合考慮到上述因素后，可以總結(jié)出以下規(guī)律：隨著淬火溫度的升高，溶于奧氏體中的鉻含量增多，奧氏體的含量升高，淬火后的殘余奧氏體增加，馬氏體的含量減少，因此硬度降低。
考慮到高鉻鋼在275～375℃有回火脆性的產(chǎn)生，因此在實(shí)際的熱處理過程中避開該脆性區(qū)，以防沖擊韌性急劇下降，無法滿足模具的需要的力學(xué)性能。表1為Cr12MoC、Cr12鋼的熱處理工藝與硬度的對(duì)比，www.syfukang.com可以看出根據(jù)模具的服役條件，結(jié)合具體的失效形式，是能夠選擇其最合理的熱處理工藝的。根據(jù)淬火加熱溫度對(duì)硬度和晶粒度的影響，對(duì)于要求高的強(qiáng)度和韌性的模具，應(yīng)采用下限的淬火溫度，不要超過最佳的加熱溫度，進(jìn)行一次硬化的熱處理即可；若采用多次高溫回火工藝，則采用二次硬化工藝即可。需要注意的是溫度升高，則模具的變形增大，不超過最佳的淬火溫度，其淬火后的體積是增加的，否則相反。針對(duì)其變形規(guī)律，應(yīng)調(diào)整淬火溫度來減少變形量，或者控制變形的方向。
表1 Cr12MoV、Cr12鋼的熱處理工藝的比較
材質(zhì) 淬火加熱溫度/℃ 冷卻介質(zhì) 淬火硬度
（HRC） 回火規(guī)范 回火后硬度（HRC）
溫度/℃ 時(shí)間/min 次數(shù)
Cr12 980 20～60℃油 62～65 180～220 60～180 1 60～62
1080 45～50 500～520 60 3～4 59～60
Cr12MoV 1030 62～63 160～180 1 61～62
1120 41～50 500～520 3～4 60～61
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