Cr 12MoV钢是目前广泛使用的冷作模具钢之一。该钢具有淬透性好、硬度高且耐磨、热处理变形小等优点,常用于制作那些承受重负荷、生产批量大形状复杂的冷作模具,如冷冲压印冷敏冷挤压模等。但该钢的显著缺点是脆性大,常常导致模具的早期失效。因此,如何提高其强韧性.防止模具过早断裂失效,是经常遇到且需要解决的问题。模具失效分析表明,热处理因素影响最大,约占50%。本文在已有研究的基础上,针对热处理生产中影响Cr 12MoV 钢性能的诸因素,分析评述了提高其模具寿命的真空热处理工艺方法和措施。

1改进预备热处理

Cr 12MoV属于高碳高铬莱氏体钢碳化物含量高,且常呈带状或网状不均匀分布,其形状大小及分布对钢的性能影响很大,尤其大块状尖角碳化物对钢基体的割裂作用较大,往往成为疲劳断裂的策源地经过改锻,碳化物被击碎,偏析状况得到有效改善,但其形态还不理想,且锻后硬度也偏高。因此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形碳化物,降低硬度,改善切削加工性能,同时为后续真空淬火做好组织准备。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,让奥氏体回复和开始再结晶,然后立即真空淬火,700 ~ 750℃真空回火。或在精加工前增加一道调质工序。也可利用锻后余热直接进行球化退火或循环球化退火。

Cr12MoV钢—般淬火温度为1000 ~ 1040℃,而调质的真空淬火温度可达1120℃,高的温度一方面促进了较小碳化物的完全溶解,另一方面也促进了大块碳化物尖角的局部溶解;而且,溶入基体的碳化物在随后高温回火过程中再度均匀弥散析出,使碳化物的形态大小及分布得到改善,有利于提高模具的强韧性。

2改进真空淬火及真空回火

Cr 12MoV钢最终硬化处理分为“一次硬化处理”和“二次硬化处理”。一次硬化处理是指低温淬火(~1000℃)与低温回火(~200℃);二次硬化处理是指高温淬火(~ 1100℃)与高温回火(~500℃)。研究与实践表明,Cr 12MoV钢经一次硬化处理后,硬度高(60~62 HRC)、耐磨晶粒细小韧性好、淬火变形小,且残留奥氏体(A : )量适度,是较佳的常规强韧化处理工艺。

Cr 12MoV钢经过改锻及预处理﹐碳化物的粒度、形状、分布得到改善,但还是有个别碳化物尺寸较大且有棱角﹐降低了钢的断裂韧性。如果一次硬化处理时,在特定温度如800 ℃左右充分预热,使不均匀分布的碳化物特别是大块尖角形碳化物不断分解﹑扩散,有利于形成大量高度弥散分布的形核中心,使随后真空淬火时有利于形成高度弥散分布的细粒碳化物,能有效提高钢的强韧性和模具使用寿命。如Cr12MoV钢经特定温度预热 ,1000℃真空淬火、200℃真空回火,组织为细针状回火马氏体＋均匀弥散分布的碳化物＋少量小块状碳化物及少量AR,使其拉丝模的寿命提高近1倍。Cr 12MoV钢经800~ 850℃预热, 1020 ~1050℃加热淬火 ,2次160~180 ℃低温回火﹐使用效果较好。

如果Cr12MoV钢未改锻,采用固溶双细化处理,即500 ℃及 800 ℃左右二级预热,1100 ~ 1150 ℃固溶处理﹐淬入热油或等温淬火,750℃高温真空回火﹐机加工后960℃加热油冷后进行最终热处理,也可使碳化物细化、棱角圆整化﹐晶粒细化。

Cr 12MoV钢强韧性不足,还与淬火温度较高,奥氏体晶粒较大﹐使随后真空淬火后的马氏体粗大有关。如果Cr12MoV钢通过低温加热,等温淬火﹐先形成适量的的B_下组织,割裂了原奥氏体晶粒惇,使随后形成的针状M细化;且B_下易在未溶碳化物与基体的界面处形成本身韧性也较好,可通过自身塑性变形而缓解应力集中,有助于降低裂纹萌生及扩展,脆断几率减小,使强韧性增加。例如Cr12MoV钢经520°C× 12 h预渗氮、1000 ℃x 10 min扩氮、260°C×4 h等温淬火﹐并于230°C×2 h 真空回火的复合强韧化处理,得到适量的 B_下与M的复相组织,扩氮层显微硬度达900 ~1000 HV ,心表硬度过渡均匀,可使模具寿命提高一个数量级。针对Cr 12钢也提出了在850°℃预热、1030℃加热、280℃等温淬火、200℃真空回火的复相强韧化处理工艺。等温时得到7% ~ 10%的B_下与M的复相组织﹐具有最佳的耐磨性与冲击韧度的搭配,使Cr 12钢自行车把节头冷镦模寿命提高3~4倍,对Cr12MoV钢同样有借鉴意义。

3 真空炉选择

SIMUWU公司生产的真空热处理炉是进行工模具真空热处理工艺的优质产品，良好的温控精度和温控均匀性确保了真空热处理过程的有效进行。SIMUWU公司专注于真空炉的制造，拥有十多年的相关经验，在真空炉制造领域具有良好的口碑。产品线包括真空气淬炉，真空油淬炉，真空钎焊炉等，广销各发达国家与发展中国家。