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高合金冷作模具钢的热处理

1.高碳高铬钢

这一组钢是高级冷作模具钢，应用最多最广。代表性钢号有Cr12、Cr12M〇V、Cr12Mo1V1、Cr12W等。Cr12Mo1V1含Mo和V的量比Cr12MoV高且又含少量Co,品质更高。这一类钢淬透性极高，具有微变形性。Cr12MoV钢φ100mm以下或Cr12钢妗Omm以下在空气中即可淬硬。热处理后可获得高的耐磨性、抗压强度和热稳定性。

由于含高碳高铬，故含有大量碳化物。预先热处理欠佳时，易形成共晶碳化物偏析，促使淬火异常变形或脆化倾向。正常淬火状态下，一般含10%-12%未溶碳化物；15%-20%残留奥氏体。

图3-12是A2(相当于Cr5Mo1V)、D2(相当于Cr12Mo1V1)和D6(相当于Cr12W)在不同奥氏体化温度下保温30min油淬后的硬度变化。，试样尺寸^Omm。一组试样经-80℃冷处理；另一组经-180℃深冷处理。由图可知，Cr12Mo1V1钢正常淬火温度在1010℃左右可获得最佳硬度，而Cr5Mo1V和Crl2W的正常淬火温度，分别为950℃和980℃。如果淬火后进行冷处理，则获得最高硬度的淬火温度要稍高一些。

回火温度均取180-200℃，以保持高硬高（60HRC以上)。这一组钢在高硬度时仍有一定韧性，是由于含有较多有残留奥氏体。回火温度升高，硬度下降。如果淬火温度较高（如IlO(TC),回火曲线上出现二次硬化峰值。按图3-12中所标的条件淬火的试样，进行不同温度回火，其结果见图3-13和图3-14。国内试验结果表明，Crl2Mo1V1钢真空加热淬火后的硬度：≤φ50mm,气淬62HRC;油淬63HRC。＞φ50-φ100mm,气淬61-62HRC;油淬63HRC。>φ100mm，气淬59-60HRC;油淬60-61HRC。

D2钢（Crl2Mo1V1)若采用较低的淬火温度（如950-I00(TC),在获得较高硬度的同时又可获得较高的韧度。

如采用较高的淬火温度（如105℃和525℃回火，妁Omm以下试样所获得硬度值与试样的尺寸无关。这样处理的优点是残留奥氏体在高温回火时被分解了，模具在随后的工作压力下不会因残留奥氏体转变成马氏体而造成不良后果。由于高温淬火提高了钢的回火抗力，所以也作冲击韧度要求不高的热作模具零件。高碳高铬型冷作模具钢淬火回火后金相组织检验可参阅GB/T7713—1995《高碳高合金冷作模具钢金组织检验》。

高碳高铬钢在淬火回火后可用渗氮处理进一步强化。国外试验结果参见本章3.1.5、及图3-15-3-21。从这些试验结果中很容易找出适合自己的最佳工艺参数。参考时请注意不同的试验条件以及各参数之间的关系所获得的结果。

渗氮后的表面硬度与钢种和渗氮温度关系较大，非合金工具钢效果较差。渗氮温度超过600℃,则所有钢种的表面硬度都不高，渗氮温度取500-550℃最宜。

模具零件热处理后，除要求硬度外，表面粗糙度的变化也是需要考虑的重要因素。日本的研究结果表明，SKD11(相当于Cr12MoV钢）经550℃5h离子渗氮后粗糙度变化较小。见表3-8。渗氮前加工到Ra=0.5-0.20μm,离子渗氮后粗糙度提高到0.65-0.70叫!，如果原来粗糙度凡>2叫1时，则处理前后的粗糙度变化极小。其他钢种和不同气体混合比的情况，这种变化倾向差不多。总之，离子渗氮对模具零件表面粗糖度的影响很小。

日本几种常用冷作模具钢和高速钢离子渗氮后的表面硬度，见表3-9。

2. Cr6WV钢。

介于莱氏体钢和过共析钢之间。淬透性与Cr12钢相近，尺寸Ol00mm以下的零件在硝盐浴或热油中分级淬火可淬硬。在淬火和低温回火（960-980℃淬油，200-300℃回火）后含有约8%-10%的碳化物，15%-20%的残留奥氏体。与Cr12钢比，残留奥氏体少，碳化物均匀，变形均匀且小，有更好的强钿性。与Cr12MoV钢比，其淬透性、耐磨性，二次硬化能力、淬火变形可调节性等差。该钢过去应用较多，在不同场合作Cr12钢或Cr12MoV钢的代用品。但现在GB/T1299—2000标准中已不列。

3. Cr4W2MoV钢

我国高碳高铬型冷作模具钢改进型钢号是Cr4W2MoV。已列入合金工具钢

国家标准（GB/T1299—2000)。其成分特点是降低碳和铬的含量。合金元素总量减少1/3，Cr含量减少2/3。但性能与Cr12或Cr12MoV接近。碳化物细小均匀。成本降低。其热处理特性见图3-22和图3-23。

4. Cr5Mo1V钢

高碳中铬钢Cr5Mo1V已列入GB/T1299—2000，是一种值得推广的空冷淬硬冷作模作钢，与美国的A2钢，德国及欧共体的X100CrMoV5-l相同。是国际上通用的钢种，正常热处理后其耐磨性优于CrWMn、9CrWMn，而韧性优于Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1。既有较好的耐磨性，又有一定的韧性和抗回火软化能力，应推广应用。可惜目前尚未被国内用户熟悉，订货不多，所以市场性较差。热处理工艺可参见第6章Cr5Mo1V钢介绍。

本文出自*港峰公司（葛利兹、名佳利）*，转载请注明出处！ 2016-4-27