回火会声会影12序列号

23亏,日叁2Cr12Mo1V1钢的热处理工艺研究√工具分厂张定夷戴相如韦珑蒋小新摘要研究了Crl2MolV1钢热处理工艺对这些钢号的标准牌号为AISID2钢.
.
一c1…力学性能和尺寸变化的影响前言Crl2钢由于有很好的耐磨性和淬硬性以及淬火温度低的优点,是目前国内电机硅钢片冲裁模应用最为广泛的冷作模具钢.
大型线切割机床在冷冲模制造过程中的应用,使制模工艺简化,生产效率提高.
伴随而来的是模块尺寸越来越大,经常采用70*300*400mm,50*450*500ram,重量达5O~8Okg的模块,由此带来下列几个问题:(1)碳化物不均匀度增大,经常达到6级.
碳化物颗粒尺寸粗大,模具脆性增加,使用中经常产生崩刃,甚至开裂.
(2)Crl2钢的淬透性已不能使大型模块心部达到淬火要求的硬度,心部比表面低2~3HRC.
(3)大型模块淬油时,易产生淬火软点].
(4)大型模块淬火后应力很高.
Crl2钢淬火后为了保证工作硬度只能采用低温回火,很高的热处理应力不能得到消除.
在多次精密线切割过程中常因内应力重新分配产生变形,使切割刃块尺寸超差,甚至在线切割过程中,或工作过程中产生开裂.
这些原因导致模块报废,不但造成经济损失,还严重影响模具的生产周期.
为了懈决上述四个问题,必须采用适用大型多次精密线切割加工工艺的硅钢片冲模材料.
在欧美等国,冷模材料使用最多的美国为AISID2,日本为JISSKD11,德国为DINX155CrvM0121,瑞典为ASSABXW一41.
28一为了满足国内冷作模具的需要,我国冶金系统引进了美国的D2钢,我国的标准牌号为Crl2MolV1钢.
Crl2Mo1V1钢与Crl2钢相比,含碳量降低了0.
7,使淬火组织中残留的合金碳化物量降低了1/3,使韧性得到了改善.
钢中添加了大约0.
8钼,高温下抑制了珠光体的形成,采用空冷就能获得完全淬硬,通常能使75*15O*255mm的模块从1010C空冷获得完全淬硬到62~64HRC[.
钒的加入使晶粒细化.
由于残留的合金碳化物细化及分布均匀性提高,也改善了韧性,减少或消除了使用时的崩刃和开裂.
Crl2M01V1钢比Crl2钢有更好的抗回火软化性和二次硬化特性.
Crl2MolV1钢可以进行高温回火,能较好的消除热处理的残余内应力,使大型模块线切割变形和开裂大大减少.
cr12M01Vl钢引进不久,尚未被普遍应用,特别是适用于大型精密多次线切割的热处理工艺在国内尚未见报导.
本文对Crl2MolV1钢的各种热处理工艺对力学性能和尺寸变化的影响,适合高温回火的热处理工艺进行了研究.
1材料和试验方法1.
1材料试验用的材料为首钢特钢厂电炉冶炼的~b85mmCr12MolV1钢.
经改锻,球化退火后加工成各种尺寸的试样.
试验用钢的化学成分列于表1,碳化物不均匀度为2级.
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com表1试驻用铜的化学成分(重量)号lcfMnlSiJsIlcr.
M.
lVCrl2M.
1V]}152.
28j024}.
01中02~12.
1o.
so}o701.
2热处理设备研究试样在采用磁性调压器的顶埋式电极盐溶炉中奥氏体化加热,等温在硝盐浴炉中进行,回火在有循环风扇的回火炉中进行.
温度用XMT型数字温度调节仪控制.
温度精度控制在土5℃.
1.
3力学性能测定硬度试验用20X20X50ram试样,洛氏硬度用69l型布洛维光学硬度计按GB230--83测定HRC.
布氏硬度用布氏硬度计按GB231—84测定布氏硬度HB.
静弯曲试验用lO*lO*l20ram,跨距为1O0mm试样在WE一100型lO吨万能材料试验机上作三点弯曲试验测定抗弯强度.
室温冲击韧度,采用10X10X55ram夏氏无缺口试样,在JB30型294/147J冲击试验机上按GB229--84规定进行.
抗压试验采用图1所示的试样,在wE—l0O型1O吨万能材料试验机上测定抗压屈服强度.
图1抗压试样2试验结果及讨论2.
1退火工艺对硬度的影响Crl2Mo]V]钢的Acl为820"C[.
根据Acl选用下列三个退火工艺,比较其软化效果.
(1)870℃试样到温后保温2h,以3O℃/h'科技情报,1998年第1期速度冷至600℃出炉空冷,硬度小于250HB.
(2)850"C试样到温后保温2h,以1Oc/h速度冷至600C出炉空冷,硬度约2lOHB(3)860C试样到温后保温2h,炉冷至770C保温5~6h,冷至600C出炉空冷.
硬度约2lOHB.
在上述三种退火工艺中,以(3)为最佳:生产周期较短,工艺容易掌握,二次碳化物颗粒均匀.
2.
2淬火温度.
回火温度及回火次数对硬度影响淬火温度,回火温度对硬度的影响示于图2.
从1000C加热淬火就出现轻微的二次硬化特征.
随着淬火温度的提高,二次硬化显著,二次硬化峰移向更高的回火温度.
在10001050C范围加热淬火,在180~530℃之间回火,硬度均能保持58HRC以上,能满足冷冲模的要求.
1070~1090c之间加热淬火,在550C多次回火硬度仍能保持60HRC以上能满足需要氮化处理模具的要求.
需要氮化的模具可采用1070~1090C的淬火温度和550C的回火工艺.
回火温匿(保锰2h}图2回火温度对硬度影响回火次数对硬度的影响示于图3.
从图3可知第二次回火的硬度低于第一次回火硬度,这种情况对高温淬火后高温回火时更明显为了使第二次回火硬度没有明显的降低,一29—维普资讯http://www.
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com回火温度图3回火次数对硬度影响则第二次回火的温度要求比第一次低z0~30C.
2.
3淬火回火温度对力学性能的影响淬火温度对力学性能的影响列于表2,回火温度对1020C淬火力学性能的影响示于图4,对109QC淬火力学性能的影响列于表3.
从表2,表3可知】0701090C淬火,经550C2h*2回火硬度仍可保持在60HRC以上,力学性能比较接近,综合考虑显微组织构成,热处理的应力和变形,以及氧化脱碳等情况,采用1070C作为需氮化处理的淬火温度.
回止温度图4回火温度对低温淬火力学性能影响表2淬火温度对力学性能的影响淬火工艺回止工艺HRC(N/mm2)吨b(N/minDek(J/cmz)1020℃15min淬油550℃2h*252.
5l670.
6326064.
71040℃15rain淬油550"C2h*256.
82018.
53570{7.
71050℃15rain淬油55OC2h*257.
52043.
435l54O.
7、l070℃15min淬袖550℃2h*260.
22l907l032l080℃15min淬袖550℃2h*26O2226l_534l530.
71090℃15rain淬油550"C2h*262.
52l9l_9345030.
7l090℃l5m淬油570C2h*25820l3.
7352046—3O一《科技情报》3.
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com表3回火温度对高温淬火力学性能的影响淬止工艺回止工艺HRC0(Ntnm~)b(N/mm)a~(J/cm)200Czh*2601672314o38.
3500℃2h*26053006728752oC2h*261.
5匏583050]090c15mln淬油530℃2h*263.
62338】3O252{.
3550℃2h*2625n91.
93450570℃2h*25820137352046从图4可以看到1020℃淬火,在400C以下回火.
随回火温度的提高,硬度不断降低,在200C回火,困e碳化物(Fe2.
4C)析出,冲击韧度开始降低,抗弯强度也出现一个低谷300C回火冲击韧度和抗弯强度出现第一个峰值400C以上回火,由于残余奥氏体分解硬度逐渐升高,冲击韧度不断降低,520C回火为冲击韧度的最低值500C回火为硬度,抗压屈服强度和抗弯强度的峰值.
硬度60HRC以上的非线切割模具宜采用1000~1020C300℃回火的热处理工艺采用线切割的大型模具为了消除热处理应力需采用高温回火硬度58HRC以上模具采用1010~1020C淬火,500~520C回火的热处理工艺.
硬度60HRC以上模具用1070C淬火,550C回火的热处理工艺.
2.
4淬火介质对力学性能的影响不同淬火介质对力学性能的影响列于裘4.
-表4淬火介质对力学性能的影响热处理工艺HRC2e(N/ram)b(N/ram)0k(Jicm~)1020℃lfim[n淬油、200℃2h*2BO.
5207eB200】020℃1Stain空玲,200℃2h*261.
72197.
93船51020℃15mh~淬200C硝盐8rain空降,612071.
7343063.
5200℃Zh*2表4显示上述三种淬火介质对Cr12MolV1钢的力学性能影响基本接近,以硝盐分级淬火略好为了减少变形,开裂以及氧佬虢碳以选择硝盐分级淬火较好.
2.
5低温处理对力学性能影响低温处理对力学性能影响列于表5随低温处理温度降低,残余奥氏体减少,硬度,抗压屈服强度,抗弯强度提高,冲击韧度降低.
经一70~一80C处理硬度可提高l~2HRC.
此种处理适用于尺寸稳定性要求高的模具及量具.
2.
6等温淬火对力学性能的影响表5低温处理对力学性能的彰响淬^工艺{氐温处理回A工艺HRC0(N/ram)b(N/mind5215713】001010℃1Stain淬油一40CIh220℃2h*260.
82243.
92200{】.
31010℃】5min淬袖一70~一80℃lh220℃2hX26152292.
43250《科技情报》l998年第1期31维普资讯http://www.
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com240C等温淬火30rain后有明显的贝氏体析出,随着时间延长贝氏体不断增加,从显微组织和晦胀曲线都显示出这点,经3h等温12ram的膨胀试样伸长了0.
025ram.
190c等温淬火,经3h等温12ram的试样仅伸长了0.
O02mm,这表明在开始阶段可能有小量的等温马氏体形成.
即表明240C为Ms点以上等温淬火,190"C为Ms点以下等温淬火这二种温度等温淬火后的力学性能列于表6.
从表6可见不论是Ms点以上240℃或Ms点以下190c经不同时间等温淬火Crl2MolV1钢的力学性能比较接近,亦与表4显示的力学性能基本相近.
冲击韧度随等温时间延长而略有提高表6等温淬火对力学性能的影响淬火工艺回火工艺HRC2(N/口1m)如b(N/mr,~z)(J/c)1010C15min漳220℃2h*26l2202342O40190℃硝盐1h空降IOIO℃ISmin淬220℃*26l2I86.
13277.
543190℃硝盐1.
5h空冷IOIO℃I5mi~淬I90℃硝盐2h空冷220℃2hX260.
52$48.
3339051.
5lOIO℃l5rain淬220℃2h*26O.
52221.
435I55lI90℃硝盐25h空冷IOIO℃l5rain漳220℃Zb.
*26052108.
33345I90℃硝盐3h空降IOIO℃ISmin淬220℃*22l27.
3$24048240℃硝盐lh空降IOlOCISmirt淬220C2h*260.
52l61.
33242.
5240C硝盐1.
5h空冷】O10℃15rain淬240c硝盐2h空冷220C2h*260.
52l89.
6348O1010Cl5rain淬220℃2h*26O.
52175.
5326052.
5240℃硝盐25h空冷1o10℃l5mln津220℃2h*260.
52249.
83322.
555.
5240℃硝盐空降3热处理时的尺寸变化3.
1淬火时尺寸变化试样尺寸为1O0*100*20ram,淬火温度为1020"C,冷却介质分别为二号普通淬火油,空冷和200.
'C硝盐8rain等温后空冷.
每组试样为5件,其尺寸变化的最大与最小的绝对值分别列于表7.
表7淬火对尺寸变化影响(尺寸变化绝对值mm)淬火工艺宽(垂直于带状碳化物)长(平行于带状碾化物)厚1020℃15m淬油一0.
02l0058+0.
O8l~+0.
12l+0.
0l61020℃ISmin空冷一0.
O59~+0.
Ol+0.
039~+0081一O.
O21020℃l5m淬200℃硝盐8rain空挣一00l~0+0.
049~+0.
06—0.
024从表7可以看到变形趋势为平行带状碳化物方向膨胀,垂直带状碳化物方向收缩.
变形以油冷为最大,硝盐分级淬火为最小.
一32—3.
2回火时尺寸变化试样尺寸为姐2*60ram,经1020℃和1090"C奥氏体化15rain淬油,回火时尺寸变'科技情报'1998年第1期维普资讯http://www.
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com淬火状杰回火媪度(保温2hX1)图5回火时尺寸变化化情况如图5所示.
1020℃淬火时,由于马氏体量多,长度方向主要为膨胀.
1090C淬火时因残余奥氏体很多,足寸变化主要为收缩.
随着回火温度的提高,开始尺寸收缩,1020X~淬火+超过400U回火随着残余奥氏体分介尺寸开始膨胀,其膨胀量对应于残余奥氏体分介量.
1090℃淬火,在500℃以后回火,尺寸迅速膨胀.
由于Cr12MolVl钢有这样的尺寸变化规律使我们有可能通过锻造改变碳化物的分布,改善热处理的变形.
通过调整淬火回火温度控制马氏体和残余奥氏体的组成及其分介程度达到微变形热处理4结论(1)Cr12MolVl钢有高的耐磨性,高的抗压,抗弯强度,有报好的漳硬性,较好的韧性,优越的刚性,良好的抗回火软化性是优良曲冷作模具钢.
特别是其良好的清边性更适'科技情报,1998年第1期宜作冷冲裁模.
(2)Cr12MolV1钢的遢火工艺:850~860"C2h炉冷至765775c5~6h,炉冷至600C以下出炉,硬度小于210HB,组织为比较均匀的球状珠光体和共晶碳化物(3jCr12MolV1钢有较宽的淬火温度范围.
一般淬火温度1000~1050U,需氮化处理淬火温度1070~1090C一般淬火180~530C回火,硬度58HRC以上,高温淬火18O~550C回火硬度6OHRC以上.
回火一般进行两次,高温淬火回火需进行三次.
淬火油冷,空冷和热浴冷却都能达到63HRC以上.
为了减少热处理应力和变形以180~500℃热浴淬火为好对尺寸稳定性要求高的模具和量具可进行一7O~r80C低温处理(4)大型精密多次线切割的模具,推荐1010~1020C奥氏体化加热.
200℃硝盐分级漳火,5O0~2OC-次回火的热处理工艺(5)热处理尺寸变化较小.
变形方向性明显,一般平行碳化物带状膨胀,垂直碳化物带状方向收缩.
通过锻造调整碳化物分布和选择恰当的淬火回火温度调整马氏俸和残余奥氏体的组成及其分介程度达到模具热处理的微变形.
参考文献1张定夷锕的淬止冷却与谇止较点.
第六届全国淬火玲却技术学术会议t西安;1997·(6)2撩进辱译校.
工具锕北京:冶金工业出版社一1987一(3):2243张定夷CrI2MoIVI锕组织和性能研究.
辩研论冀(荷发丧).
上海电机厂19974叶心撼译.
模具材料厦其热处厘.
北京机械工业出版社.
1982,(2);100维普资讯http://www.
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