周娟

【摘要】现今，国内使用十分广泛的冷作模具钢就是Cr12MoV钢，这种钢具有热处理变形小、硬度强、淬透性好等优点，在制作形状复杂、承受重负荷以及生产批量多的冷作模具钢中应用较多。但随着冲压以及冷挤压的不断高效化和自动化发展，对模具的热处理以及强度等也有了更高的标准。基于此，本文就主要探讨Cr12MoV钢的热处理工艺。

【关键词】Cr12MoV钢；低淬低回；高淬高回；固溶淬火

引言

某厂在制作冲头的过程中使用Cr12MoV钢，但经过热处理后冲头的使用期限就会呈现出很大的差异，或使用10h左右出现折断，或冲头左边角出现崩裂，最后只有约三分之一的冲头能使用50-70h。这样一来，不仅浪费经济资源，也影响冲头的使用效果。由此可见，对Cr12MoV钢在热处理工艺中进行实验分析，有效改善冲头的使用寿命十分重要且迫切。

1、原材料分析

1.1 Cr12MoV钢化学成分检测

由于Cr12MoV钢在该厂的使用较多，厂库房存放的Cr12MoV钢为确保实验效果，均对Cr12MoV钢的化学成分进行了检测，得出如下结果：

通过检测发现，Cr12MoV钢含有的化学成分主要有C、Cr、P、S、Mo、Mn、Si和V。其中C的测量值为1.60%，Cr的测量值为12.0%，而这两种化学成分含量的合格值分别为1.5-1.7%和11.5-12.5%，其它化学成分的含量分别为P-0.016%、S-0.014%、Mo-0.53%、Mn-0.32%、Si-0.30%、V-0.21%，而这些化学成分含量对应的合格值分别为P-<0.03%、S-<0.03%、Mo-0.4～0.6%、Mn-<0.35%、Si-<0.4%、V-0.15～0.3%。对比发现，Cr12MoV钢中化学成分的含量值均在合格范围之内。换言之，该厂家采购的Cr12MoV钢属于合格的原材料。

1.2 Cr12MoV钢铸造质量检验

Cr12MoV钢属于莱氏体钢，碳化物含量高且块度粗大，硬度高且脆性大，加之共晶碳化物枝晶十分发达，因此，要降低甚至消除Cr12MoV钢因为共晶碳化物的不均匀分布而对模具的变形、开裂及性能等造成的影响，就必须要对材料进行反复锻打处理，以改变碳化物的形态。换言之，要保障模具的使用效果与寿命，首先必须要确保Cr12MoV钢的锻造质量。

为确保铸造质量检验的可靠性，在库存随机抽取了20件Cr12MoV钢，严格依照GB/T1299-1985《合金工具钢技术条件》以及GB/T14979-94《钢的共晶碳化物不均均度评定法》的有关规定和标准进行锻造质量检验。通过检验发现，随机抽取的20件Cr12MoV钢中，合格有11件，不合格的有9件，不合格率接近50%，为此，该厂Cr12MoV钢的锻造质量不符合标准，需要通过实验对Cr12MoV钢的热处理工艺进行分析，以此提升Cr12MoV钢的锻造质量。

2、热处理分析

通过对Cr12MoV钢中化学成分含量的检测可知，Cr12MoV钢中Cr和C的含量较高，材料容易形成共晶碳化物，如果这些共晶碳化物能够呈颗粒状均匀分布，就能很好地强化材料的耐磨性。如果共晶碳化物呈枝状、网状或是大块状分布的时候，就很容易增强材料的脆性，直接影响冲头的使用寿命和效果。为此，在确定合金成分以及知晓材料锻造质量的情况下，怎样强化冲头的强度和韧性，确保冲头的使用效果和寿命，是需要迫切解决的问题。

下面就对低淬低回、高淬高回和固溶淬火三种热处理工艺进行分析，如图。

2.1 低淬低回

低淬低回熱处理工艺，方法为使用980℃油淬+2次x220℃回火空冷。先用980℃的低温淬火，只能将材料里很少的碳化物溶解掉，还存在较多的共晶碳化物。接着再用2次220℃的回火空冷，经处理后材料里还残留较多的奥氏体，直接影响材料的应力消除效果。由此可见，低淬低回的热处理工艺不能达到提升冲头使用寿命和效果的目的。（如图1-a）

2.2 高淬高回

高淬高回热处理工艺，方法为1060℃油淬+520℃回火空冷。此种工艺先使用1060℃高温淬火，能较好地溶解材料里的共晶碳化物，但奥氏体晶粒粗大，会降低材料的强度和韧性；接着使用520℃回火空冷，能较为完全转化残留的奥氏体，确保材料的应力消除效果。据文献材料显示，材料合金成分在合格范围之内，钢的强度和韧性主要受四个因素的影响：一是基体马氏体组织的结构和形态；二是奥氏体的晶粒度；三是碳化物的分布状态和形态；四是残留奥氏体的分布以及数量。通过高淬高回热处理工艺对材料进行处理后，能满足其中三个因素，但奥氏体晶粒粗大问题仍不能得到有效解决，因此，此种热处理工艺也不能有效提升冲头的使用寿命和效果。如图1-b。

2.3 固溶淬火

固溶淬火热处理工艺，方法为1120℃油淬+750℃回火空冷+960℃油淬+2次x220℃回火空冷。首先将温度加热到1100-1140℃，在这个温度下碳化物颗粒溶解变小，小颗粒均能溶解，且凡是锋利尖角的均能溶解成圆角，不能溶解的碳化物数量极少，粒度大小基本都一样，颗粒形态逐渐变为球粒化，接着用750℃回火空冷。但在这个过程中奥氏体晶粒逐渐变粗，为此，还需要解决奥氏体晶粒粗大的问题。固溶淬火工艺在750℃的回火空冷之后又加入了两道工序，960℃油淬和2次220℃的回火空冷，这两道工序就能有效解决奥氏体晶粒粗大的问题。如图1-c。

由此可见，经过固溶淬火工艺后，能有效改善材料中碳化物的粒度以及形态，促使碳化物的分布逐渐均匀，粒度逐渐变小和变圆，Cr12MoV钢中的晶粒也实现了超细化，这样一来，用于制作成冲头后，能将冲头的使用寿命提升3-4倍，甚至更多。简言之，Cr12MoV钢采用固溶淬火热处理工艺能确保后期制作成冲头成品的使用寿命和效果。

3、结语

综上所述，本文主要实验了低淬低回、高淬高回和固溶淬火三种Cr12MoV钢热处理工艺：

（1）低淬低回热处理工艺碳化物的溶解较少，影响材料的应力消除效果；

（2）高淬高回热处理工艺能进一步的溶解掉材料里共晶碳化物，但奥氏体晶粒粗大，会影响材料的强韧性；

（3）固溶淬火热处理工艺能有效弥补前两种工艺的不足，很好地溶解材料里的共晶碳化物，改善碳化物形态，实现材料晶粒的超细化，进而实现冲头使用效果和寿命的有效提升。因此，Cr12MoV钢的固溶淬火热处理工艺值得进一步推广和使用。

参考文献

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