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提高Cr12Mov钢冷作模具寿命的措施

时间:2018-12-15? 来源:青岛丰东热处理 ?编辑:青岛丰东热处理 点击: 次
Cr12MoV钢是目前国内广泛使用的冷作模具钢。该钢具有淬透性好、硬度高、耐磨、热处理变形小等优点,但该钢也有明显的缺点,即脆性大,工具在工作时要承受较大的冲击载荷,因此如何提高其强韧性,防止过早断裂失效,是用户经常需要解决的问题。现在已有研究的基础上,针对热加工生产中影响Cr12MoV钢性能的诸因素,先容一些提高其冷作模具寿命的具体方法和措施。
1、原材料改锻
Cr12MoV属于高碳高铬莱氏体钢,碳化物含量高,约占20%,且常呈带状或网状不均匀分布,偏析严重,而常规热处理又很难改变碳化物偏析的状况,严重影响了钢的力学性能与模具的使用寿命。而碳化物的形状、大小对钢的性能也有很大的影响,尤其大块状尖角碳化物对钢基体的割裂作用比较大,往往成为疲劳断裂的策源地,为此必须对原材料轧制钢材进行改锻,充分击碎共晶碳化物,使之呈细小、均匀分布,达到碳化物<3级,纤维组织围绕型腔或无定向分布,从而改善钢材的横向力学性能锻坯加热可采用低温装炉,缓慢加热,二级预热(一级预热500一550度,保温2——3h;二级预热800·900 ℃,保温1一2h),然后升温至加热温度用50m60 ℃,保温巧一2 ℃ m n皿,并经常翻转,确保均匀热透。坯料的始锻温度为1000一1060 ℃,锻造时对钢坯从不同方向进行多次镦粗和拉拔,并采用“二轻一重"法锻造,即坯料始锻时要轻击,防止断裂,在980一1020 ℃中间温度可重击,以保证击碎碳化物,在接近终锻温度即约950 ℃时再度轻击,以防止出现内裂纹,终锻温度为850一 900 ℃。锻后采取坑冷或箱冷等方式缓冷,以免因产生过大的热应力而引发裂纹。计算的锻造比为3一5,实际一般控制在2——3。
实践证明,对于中小尺寸规格的模具,通过改锻,能有效改善和控制碳化物的形态、大小及分布,通过后续热处理,可得到较为理想的强韧性组织,从而较大幅度地提高模具寿命。但当尺寸规格较大时,反复徽拔对改善碳化物偏析效果不大,还会导致变形的方向性和强韧性降低。
2、改进预各热处理
Cr12MoV钢锻后常采用球化退火作为预备热处理,以获得均匀、细小的球状碳化物,降低硬度,改善切削加工性能,同时为后续的淬火做好组织准备。当常规球化退火工艺效果不理想时,可采用锻后调质处理,即锻后稍作停留,让奥氏体回复和廾始再结晶,然后马上淬火,700一750 ℃回火。或在精加工前增加]道调质工序,也可利用锻后余热直接进行球化退火或循环球化退火,其退火工艺见图。
Cr12MoV冷作模具热处理
3、热处理工艺
对于Cr12MoV钢,一般有三种热处理工艺:
(1)采用低温淬火低温回火,即950——1000 ℃加热淬火,200 ℃回火。
(2)采用高温淬火高温回火,即1100 ℃左右加热淬火,500——520 ℃回火。
(3)用中温淬火中温回火工艺,即1030 ℃左右加热淬火,400 ℃左右回火。方法一可获高硬度及较高韧性,但抗压强度低;方法二可获较高硬度及抗压强度,但韧性较差;方法三,可获较高硬度和抗压强度,强韧性适中。大家采用改进工艺,见图二,进行中温淬火低温回火。由于中温加热可完全奥氏体化,而合金元素未完全熔于奥氏体内,免得到过饱和的马氏体;采用低温回火可保证所需硬度,二次回火可使淬火应力充分消除。采用改进工艺,可获得较高硬度和韧性,又可获得高抗压强度,从而保证模具寿命。
4、采用深冷处理工艺
Cr 12M0v钢经常规1 020一1040 ℃淬火后,残余奥氏体量较多,约占30%,硬度、耐磨性不足,且易出现磨削裂纹,使模具提早破坏。深冷处理过程中,由于奥氏体:转变成马氏体,以及超细碳化物析出,使钢的硬度、冲击韧性及耐磨性都得以提高,从而显著提高了Cr 12MoV钢的力学性能和模具寿命,属于简单易行的强韧化热处理工艺。图三为经深冷处理后三角形大块状残余奥氏体马氏体体分割细化的情况。
通过观察,发现在原淬火马氏体晶粒内部有微细碳化物弥散析出,主要分布
在马氏体的孪晶带上。图四是微细碳化物的透射电镜照片。
烃实际检验深冷处理能大幅度提高Cr12MoV钢的性能,例如:
(1)Cr12MoV钢经1030 ℃加热淬火,180 ℃回火,一四6 ℃深冷处理,200 ℃回火,其ak值比常规热处理提高21%,用此工艺处理的电机硅钢片扇形冲模的1次刃磨平均寿命由2.6一3万件提高到7.7 --7万件,提高1一2倍,刃磨次数由9一14次减少至5一7次。
(2) Cr12MoV钢经1 03090淬火,100 ℃回火,一160 ℃深冷处理 2h,500 ℃回火两次,与常规热处理相比,其冲击韧性变化不大,硬度提高1一2HRC,抗弯强度提高约5%,耐磨性大幅度提高,可使M 12rnm螺母冷徽模寿命提高2倍,铝合金压铸模寿命提高1倍以上。
(3) Cr 12MoV钢经1000 ℃加热,300 ℃分级淬火,180 ℃2次回火,放人液氮中深冷处理,取出放人60一70 ℃热水中解冻,巧0一 200C回火。经此工艺处理的缝纫机梭架冷挤压凹模寿命由未经深冷处理的3万次提高到5万次。

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