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D2與Cr12MoV相比，由于D2鋼中的Mo、V含量增加，改善了鋼的鑄造組織，細(xì)化了晶粒、改善了碳化物分布狀況，提高了淬透性，使的D2鋼的強(qiáng)韌性、抗回火穩(wěn)定性、耐磨性較Cr12MoV高，制作的模具的使用壽命較Cr12MoV長(zhǎng)。實(shí)踐表明，用D2鋼制作的冷沖模、滾絲模等模具的使用壽命比Cr12MoV提高5～6倍。雖然D2鋼綜合性能優(yōu)于Cr12MoV，但鍛造性、熱塑成型性比Cr12MoV稍差，用于代替Cr12型鋼制造大型復(fù)雜的冷作模具，如冷切剪刀、切邊模等。D2鋼與Cr12MoV鋼力學(xué)性能對(duì)比見(jiàn)表1。
表1 D2鋼與Cr12MoV鋼力學(xué)性能對(duì)比
鋼號(hào) 淬火溫度∕℃ 力學(xué)性能
抗彎強(qiáng)度σbb∕MPa 撓度f(wàn)∕mm 沖擊韌度аk∕J.cm-2 硬度HRC
D2 1020 3262 3.30 40 59.3
Cr12MoV 2888 2.68 40 61
D2 1060 1550 1.43 35.5 61.1
Cr12MoV 796 0.91 10 61.5
2、Cr12MoV鍛造與退火工藝
通過(guò)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用Cr12MoV制造的冷沖模損壞的情況統(tǒng)計(jì)，以斷裂失效、崩刃占大多數(shù)。
Cr12MoV鋼制冷沖模凹模失效的原因：
一是Cr12MoV屬萊氏體鋼共晶體炭化物雖經(jīng)鍛碎，但仍粗大且有棱角，致使凸模強(qiáng)韌不足，發(fā)生疲勞斷裂；
二是經(jīng)常規(guī)處理后殘留奧氏體較多，耐磨性不足，所以模具壽命不高。通過(guò)鐓拔次數(shù)，增加高溫調(diào)質(zhì)處理，深冷處理，提高了模具的強(qiáng)韌性和耐磨性，減少了模具在使用中刃磨次數(shù)，避免了早期失效開裂，顯著提高了模具的使用壽命。
1）、模具的鍛造工藝
?。?）、合理選擇坯料直徑與鍛錘噸位
坯料直徑越大，由于軋制時(shí)變形小，碳化物偏析越嚴(yán)重，碳化物顆粒越粗大。適當(dāng)選用噸位大的空氣錘，以便鍛透中心碳化物。
?。?）、采用多向鐓撥法這是獲得優(yōu)質(zhì)模具毛坯的一種較好的鍛造方式，鍛造變形均勻，易鍛透，組織能得到全面改善，可使碳化物細(xì)碎且分布均勻，徹底消除了軋制時(shí)形成的帶狀組織。
（3）、適當(dāng)提高鍛造比。
?。?）、始鍛溫度1050℃，終鍛溫度850℃。
2）、退火工藝
加熱到850~870℃保溫4小時(shí)，隨爐冷卻到730～740℃，保溫4～5小時(shí)后，隨爐冷至500℃出爐空冷。
3、Cr12MoV鋼不同熱處理?xiàng)l件下的硬度和金相組織分析
1）、硬度
(1)、Cr12MoV鋼淬火后的硬度與淬火溫度有極大關(guān)系,980～1040℃淬火獲得的最高硬度為63～65HRC。
(2)、Cr12MoV鋼的回火穩(wěn)定性高,980～1040℃淬火,200℃回火2次,每次2h,硬度為
59.5～60.5HRC,250℃回火1h,硬度為58.5～59.5HRC。
(3)、1100℃淬火,520℃回火2～3次,“二次硬化”硬度最高為60.5～61HRC。
(4)、1130℃淬火,520℃回火3次,硬度僅提高到50HRC,在550℃回火1～2次,硬度提高到
58HRC。1200℃淬火,520℃回火3次,硬度提高很少,經(jīng)550℃2次回火,硬度提高到59HRC。
(5)、Cr12MoV鋼經(jīng)1040℃淬火,500℃回火后硬度為57.5HRC,520℃回火2次,硬度為
56～57.5HRC,看不出二次硬化現(xiàn)象。
2）、金相組織
Cr12MoV鋼熱處理狀態(tài)不同,顯微組織變化很大,特別是1150℃以上溫度淬火的組織比較特殊。
Cr12MoV鋼不同熱處理狀態(tài)的金相組織說(shuō)明如下:
(1)、800～880℃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(yán)重,奧氏體成分不均勻,穩(wěn)定性程度不同,硬度由低到高 。
(2)、950℃、980℃、1010℃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)、1040℃、1070℃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)、1100℃～1160℃淬火,未回火的試樣為粗針狀馬氏體+碳化物+殘留奧氏體。
(5)、1200℃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)、1230℃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)、1280℃淬火,低溫回火的試樣,為粗針狀馬氏體+極少量碳化物+大量殘留奧氏體。
(8)、1310℃淬火,未回火的試樣為嚴(yán)重過(guò)燒組織,晶界上有網(wǎng)狀共晶萊氏體。
4、 結(jié)論
(1)、模具鋼材Cr12MoV及cr12mov1鋼的熱處理工藝，有一次硬化法和二次硬化法2種。
研究表明，一次硬化法淬火溫度為1010～1040℃較好，回火溫度一般為200℃回火兩次。二次硬化法淬火溫度為1100～1120℃較好，回火為520℃，2～3次較好。
(2)、為了獲得熱硬性和高耐磨性,對(duì)Cr12MoV鋼采用二次硬化處理法,因?yàn)楹休^多合金元素和碳的殘留奧氏體具有高的回火穩(wěn)定性,只有經(jīng)過(guò)多次回火才能使大部分殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。在提高淬火溫度或回火溫度偏低的情況下,要增多回火次數(shù),實(shí)驗(yàn)表明,淬火溫度提高到1150℃以上時(shí),在520℃回火4～5次可能作用不顯著,也不經(jīng)濟(jì),不如提高回火溫度效果好。
(3)、采用冷處理可以減少回火次數(shù)。淬火后把工件冷卻到-80℃左右,能使大部分殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。冷處理的溫度-80℃足夠,因?yàn)闇囟仍俚?殘留奧氏體轉(zhuǎn)變得非常緩慢,冷處理后還要進(jìn)行一次520℃回火,以消除內(nèi)應(yīng)力和使冷處理后保留下來(lái)的大部分殘留奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變。
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