Cr12MoV鋼不同熱處理條件下的硬度和金相組織分析

陳敏娜

摘要：本文主要對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，對金相組織給予分析與研究。

關鍵詞：Cr12MoV鋼；硬度；熱處理；金相組織

在模具行業中，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荷。在鋼的成分中碳化物含量比較大，偏析情況十分嚴重，因此不同程度的熱處理工作，在很大程度上對鋼的性能影響也非常大。本文主要在不同熱處理條件下，對鋼的硬度和金相組織給予分析，作為以后工作的做好準備。

一、實驗條件

主要從以下幾個方面來設計實驗：（1）試樣材料：Cr12MoV鋼，碳化物具有嚴重的偏析；（2）試樣規格：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，冷卻介質為20號機油；（5）金相組織用XJB_200型在線金相儀。

二、實驗結果及分析

1、硬度

在不同的淬火溫度與回火溫度下，對 Cr12MoV鋼予以處理，經過處理后，可以看出：（1） Cr12MoV鋼淬火后的硬度與淬火溫度有極大關系，980-1 0400C淬火獲得的最高硬度為63-65HRC；（2） Cr12MoV鋼的回火穩定性高，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受到催化，在保溫過程中轉變而成，但可以肯定：采用抑制下貝氏體針形成工藝措施對提高Cr12MoV鋼的硬度，進而提高模具的耐磨性是有利的。校正爐溫后對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號試樣殘留奧氏體量仍在2713416%，硬度為60HRC，裝機使用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，平均硬度已達到63HRC，個別工件硬度可達到65HRC左右，裝機使用10-13萬次也未見明顯磨損，使工效大為提高。因此，我們認為，Cr12MoV鋼經常規的二次硬化熱處理（高溫淬火后不經冷處理而采用3-4次回火）可以獲得60HRC以上的硬度，但奧氏體的轉變產物是馬氏體+下貝氏體。

2、金相組織

Cr12MoV鋼熱處理狀態不同，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重，奧氏體成分不均勻，穩定性程度不同，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，對試樣給予低溫回火處理，結果就表現為：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，沒有給予回火處理的試樣，是嚴重過燒組織，在晶面上存在共晶萊氏體，表現為網狀結構；（9）如果淬火溫度在11600C時，在5200C與5500C對金相組織給予多次回火處理，狀態與12000C下的情況相同，不一樣的就是在析出馬氏體的同時，碳化物的含量也不斷增加，表現為彌散型，十分穩定，合金化程度很高，沒有完全轉變。

結束語

（1）對于Cr12MoV鋼給予熱處理時，可以有兩種方法：一個是一次硬化法，根據研究所得，此時最好的淬火溫度為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，因為它的合金元素含量非常高，因此在回火處理中穩定性也相當高，只有在多次的會火處理之后，才能將奧氏體的殘留物變為馬氏體。在回火次數不斷增多的情況下，要對回火溫度的高低給予適當調整，從實驗研究中可以看出，在淬火溫度上升到11500C時，那么在5200C時給予四到五次的回火處理，作用就不是很明顯了，而且也不具有經濟性，試驗證明，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為馬氏體，但是如果冷處理溫度沒有達到-800C左右，殘留奧氏體的轉變速度是非常慢的，在進行一次冷處理之后還要給予一次回火處理，以便達到消除內應力的目的，使殘留物繼續轉變。

參考文獻

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

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