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      Cr12MoV鋼不同熱處理?xiàng)l件下的硬度和金相組織分析

      2014-10-21 20:08:05陳敏娜
      科學(xué)與技術(shù) 2014年11期
      關(guān)鍵詞:熱處理硬度

      陳敏娜

      摘要:本文主要對(duì)Cr12MoV鋼在不同溫度下的硬度變化給予研究,主要是研究回火后和不同溫度淬火下,Cr12MoV鋼硬度的變化情況,并在不同的熱處理情況下,對(duì)金相組織給予分析與研究。

      關(guān)鍵詞:Cr12MoV鋼;硬度;熱處理;金相組織

      在模具行業(yè)中,Cr12MoV鋼主要用于冷作模具之中,鋼的淬透性非常高,比如鋼截面在300-400mm2以下,可以完全被淬透。鋼也具有極強(qiáng)的硬度和耐磨性,在300-4000C高溫下,它仍然可以保持良好,所以鋼可以用來制作各種斷面比較大的工具和模具,使其可以承受比較大的沖擊負(fù)荷。在鋼的成分中碳化物含量比較大,偏析情況十分嚴(yán)重,因此不同程度的熱處理工作,在很大程度上對(duì)鋼的性能影響也非常大。本文主要在不同熱處理?xiàng)l件下,對(duì)鋼的硬度和金相組織給予分析,作為以后工作的做好準(zhǔn)備。

      一、實(shí)驗(yàn)條件

      主要從以下幾個(gè)方面來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):(1)試樣材料:Cr12MoV鋼,碳化物具有嚴(yán)重的偏析;(2)試樣規(guī)格:試棒為<100mm×200mm,在試棒的R/2處截取金相試樣15mm×15mm×20mm;(3)在淬火前給予等溫退火處理,850±10e保溫100-120min,740e等溫4h;(4)淬火加熱用鹽浴爐,冷卻介質(zhì)為20號(hào)機(jī)油;(5)金相組織用XJB_200型在線金相儀。

      二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

      1、硬度

      在不同的淬火溫度與回火溫度下,對(duì) Cr12MoV鋼予以處理,經(jīng)過處理后,可以看出:(1) Cr12MoV鋼淬火后的硬度與淬火溫度有極大關(guān)系,980-1 0400C淬火獲得的最高硬度為63-65HRC;(2) Cr12MoV鋼的回火穩(wěn)定性高,980-1 0400C淬火,2000C給予兩次回火處理,每次2h,硬度為59.5-60.5HRC,2500C回火1h,硬度為58.5-59.5HRC;(3) 1 100e淬火,5200C回火兩到三次,“二次硬化”硬度最高為60.5-61HRC。這些下貝氏體不排除是殘留奧氏體在回火時(shí)受到催化,在保溫過程中轉(zhuǎn)變而成,但可以肯定:采用抑制下貝氏體針形成工藝措施對(duì)提高Cr12MoV鋼的硬度,進(jìn)而提高模具的耐磨性是有利的。校正爐溫后對(duì)Cr12MoV鋼壓坯芯熱處理所得到的硬度和殘留奧氏體量,雖然均為一次硬化的熱處理,5號(hào)試樣殘留奧氏體量仍在2713416%,硬度為60HRC,裝機(jī)使用6-8萬次以上稍見磨損,超過以前GCr15鋼制作的壓坯芯,但淬火及回火之間增加一道深冷工序,殘留奧氏體量約有下降,平均硬度已達(dá)到63HRC,個(gè)別工件硬度可達(dá)到65HRC左右,裝機(jī)使用10-13萬次也未見明顯磨損,使工效大為提高。因此,我們認(rèn)為,Cr12MoV鋼經(jīng)常規(guī)的二次硬化熱處理(高溫淬火后不經(jīng)冷處理而采用3-4次回火)可以獲得60HRC以上的硬度,但奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是馬氏體+下貝氏體。

      2、金相組織

      Cr12MoV鋼熱處理狀態(tài)不同,顯微組織變化很大,特別是1 1500C以上溫度淬火的組織比較特殊。Cr12MoV鋼不同熱處理狀態(tài)的金相組織給予如下說明:(1) 800-8800C淬火,未回火的試樣組織為:馬氏體+屈氏體+碳化物。材料碳化物偏析比較嚴(yán)重,奧氏體成分不均勻,穩(wěn)定性程度不同,硬度由低到高;(2)9500C、9800C、1 0100C淬火,未回火的試樣為正常淬火組織:馬氏體+碳化物+殘留奧氏體;(3)1 0400C、1 0700C淬火,未回火的試樣為正常組織:回火馬氏體+碳化物+殘留奧氏體;(4)1 1000C-1 1600C淬火,未回火的試樣為1 0400C、1 0700C淬火金相組織為針狀馬氏體+碳化物+殘留奧氏體;(5)1 2000C淬火,未回火的試樣,組織為很粗的針狀馬氏體+少量碳化物+大量殘留奧氏體;(6)1 2300C淬火,未回火和低溫回火的試樣,為針狀馬氏體+少量碳化物(帶狀) +大量殘留奧氏體,晶粒很粗大,晶界上有淬火顯微裂紋。

      (7)如果淬火溫度在12800C時(shí),對(duì)試樣給予低溫回火處理,結(jié)果就表現(xiàn)為:馬氏體為粗針狀,碳化物的含量非常少,還有大量的殘留物奧氏體;(8)如果淬火溫度在13100C時(shí),沒有給予回火處理的試樣,是嚴(yán)重過燒組織,在晶面上存在共晶萊氏體,表現(xiàn)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);(9)如果淬火溫度在11600C時(shí),在5200C與5500C對(duì)金相組織給予多次回火處理,狀態(tài)與12000C下的情況相同,不一樣的就是在析出馬氏體的同時(shí),碳化物的含量也不斷增加,表現(xiàn)為彌散型,十分穩(wěn)定,合金化程度很高,沒有完全轉(zhuǎn)變。

      結(jié)束語

      (1)對(duì)于Cr12MoV鋼給予熱處理時(shí),可以有兩種方法:一個(gè)是一次硬化法,根據(jù)研究所得,此時(shí)最好的淬火溫度為1010-10400C,最佳的回火溫度為2000C,要給予兩次回火處理;另一個(gè)是二次硬化法,研究中顯示,最好的淬火溫度為1100-11200C,最佳的回火溫度為5200C,最好要給予兩到三次的回火處理;(2)對(duì)Cr12MoV鋼給予二次硬化處理,可以獲得鋼的高耐磨性和熱硬性,因?yàn)樗暮辖鹪睾糠浅8?,因此在回火處理中穩(wěn)定性也相當(dāng)高,只有在多次的會(huì)火處理之后,才能將奧氏體的殘留物變?yōu)轳R氏體。在回火次數(shù)不斷增多的情況下,要對(duì)回火溫度的高低給予適當(dāng)調(diào)整,從實(shí)驗(yàn)研究中可以看出,在淬火溫度上升到11500C時(shí),那么在5200C時(shí)給予四到五次的回火處理,作用就不是很明顯了,而且也不具有經(jīng)濟(jì)性,試驗(yàn)證明,提升回火溫度的處理效果是非常好的;(3)為了減少回火次數(shù)要給予冷處理,是指在淬火完成后,將工件冷卻至約-800C,才能將奧氏體的殘留物變?yōu)轳R氏體,但是如果冷處理溫度沒有達(dá)到-800C左右,殘留奧氏體的轉(zhuǎn)變速度是非常慢的,在進(jìn)行一次冷處理之后還要給予一次回火處理,以便達(dá)到消除內(nèi)應(yīng)力的目的,使殘留物繼續(xù)轉(zhuǎn)變。

      參考文獻(xiàn)

      [1]王麗君,苗彬,孟先新.Cr12MoV鋼不同熱處理?xiàng)l件下的硬度和金相組織分析[J].模具工業(yè),2012(8).

      [2]馬春宇,袁軍平,薄海瑞.熱處理工藝對(duì)Cr12MoV精密冷鍛模具鋼組織和性能的影響[J]. 熱加工工藝, 2011(4).

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