提高截齒齒體Cr12MoV鋼性能的途徑

Cr12MoV鋼作為冷作模具鋼，具有淬火變形小、淬透性好、耐磨性高等特點。其作為截齒齒體用硬度能夠滿足要求，但其韌性還有待提高。下面就從幾個方面討論提高Cr12MoV鋼性能的方法。

1、鍛造方法

在鍛造方法上，對于Cr12MoV這樣的高碳高鉻鋼，一般的軸向鐓粗、拔長法使坯料心部的變形量不大，無法完全消除組織中的帶狀碳化物和粗大、不均勻的碳化物組織，用這樣的坯料制成的模具會產(chǎn)生組織的不均勻和力學(xué)性能的各向異性，增加淬火裂紋和使用脆斷的傾向。一般應(yīng)采用變向鍛造法（包括十字鐓拔法和三向鐓拔法），而且要嚴(yán)格按照正確的鍛造操作規(guī)程進(jìn)行。鐓拔的次數(shù)應(yīng)視碳化物不均勻的級別和對鍛件碳化物不均勻級別的要求而定。操作過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“二輕一重”的鍛造方法，在保證擊碎碳化物的同時防止裂紋產(chǎn)生。拔長進(jìn)給量每次不少于原始毛坯直徑或邊長的2/3，下壓量應(yīng)均勻一致，決不能在坯料表面造成任何硬性壓痕，翻轉(zhuǎn)也應(yīng)勤快均勻，要堅決避免坯料的同一部位受到反復(fù)錘擊，以防錘擊變形能量變成很大的熱能，使金屬局部升溫、過熱，引起開裂。

2 預(yù)處理

由于Cr12MoV鋼含有高碳高鉻，其內(nèi)部組織碳化物多，特別是一些形狀不規(guī)則的碳化物，這些碳化物的邊緣呈尖角狀，尖角的存在極易造成應(yīng)力集中而增加淬火開裂、磨裂的危險，必然會造成模具的早期脆性損壞。因此，需要對Cr12MoV鋼進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理一般有正火、退火、調(diào)質(zhì)、高溫回火、高溫固溶處理+高溫回火預(yù)處理工藝等，其目的是為了改善毛坯的組織，使鋼的淬透性增加，有利于改善鋼的切削加工性能，為后續(xù)的熱處理工藝做好組織準(zhǔn)備。當(dāng)鍛件的碳化物偏析比較嚴(yán)重，常規(guī)球化退火工藝效果不理想時，可采用鍛后調(diào)質(zhì)處理，即鍛后稍作停留或在精加工前增加一道調(diào)質(zhì)工序，也可利用鍛后余熱直接進(jìn)行球化退火或循環(huán)球化退火。調(diào)質(zhì)處理后鍛件能獲得均勻細(xì)致的索氏體組織，不僅可保證工件最后淬火具有均勻的硬度，而且有利于淬火后減小工件的變形，增加工件的尺寸穩(wěn)定性。Cr12MoV鋼的調(diào)質(zhì)處理工藝見圖4.1。

與球化退火相比，采用高溫調(diào)質(zhì)工藝更有利于碳化物形態(tài)的改變。這是因為高的加熱溫度促進(jìn)碳化物進(jìn)一步溶解，原來在低溫下不能溶解的、略大的一些碳化物可以進(jìn)一步溶解，一些更大些碳化物也會發(fā)生尖角微溶現(xiàn)象，因為碳化物尖角處曲率半徑小，與其接近的固溶體碳濃度高，而與平面處（曲率半徑大）相接近的固溶體濃度低，在高溫下碳的擴(kuò)散過程加劇，必然引起碳的擴(kuò)散而打破平衡，導(dǎo)致尖角處的滲碳體溶解，并在平面處析出，使尖角處發(fā)生鈍化（曲率半徑相對變大），這種尖角形態(tài)的消失或

緩解可減輕碳化物呈尖角時易造成應(yīng)力集中的不利影響。再則高溫下融入碳化物增多，完全溶解了的碳化物在高溫回火過程中以極細(xì)粒狀均勻析出，又進(jìn)一步減輕了碳化物存在的不利影響，因均勻分布的極細(xì)粒狀碳化物不會造成應(yīng)力集中而大大降低了鋼的脆性，增強(qiáng)了韌度，所以Cr12MoV鋼制模具增加高溫調(diào)質(zhì)工序是提高模具強(qiáng)韌度的重要環(huán)節(jié)。

3 熱處理

采用較低溫度淬火+貝氏體等溫處理工藝，可使晶粒細(xì)小，提高模具的抗彎強(qiáng)度和韌度，延長模具使用壽命。一般情況下，C12MoV鋼強(qiáng)度高、塑性低，而下貝氏體組織卻具有較高強(qiáng)度和韌度，下貝氏體斷裂韌度比回火馬氏體高，最終熱處理時常用貝氏體等溫處理，模具得到較多的下貝氏體，割裂了原奧氏體晶粒，使隨后形成的針狀馬氏體細(xì)化。下貝氏體易在未溶碳化物與基體的界面處形成，本身韌度也較好，可通過自身塑性變形而緩解應(yīng)力集中，有助于降低裂紋萌生及擴(kuò)展，脆斷幾率減小，使強(qiáng)韌度增加。

4 回火

Cr12MoV鋼回火目的是充分消除熱處理的殘留應(yīng)力，調(diào)整組織和硬度。淬火后形成的馬氏體屬于高碳富鉻的過飽和間隙固溶體，處于不穩(wěn)定狀態(tài),回火時分解，析出碳化物，轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，使材料基體組織硬度降低。殘留奧氏體在回火過程中會分解，析出顯微碳化物，在一定程度上彌補(bǔ)了馬氏體回火轉(zhuǎn)變造成的硬度降低。淬火后鋼的硬度會隨回火溫度的變化呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢?；鼗饻囟冗^高時，殘留奧氏體中析出的碳化物粗化，失去強(qiáng)化作用，導(dǎo)致硬度下降。

淬火后試樣在不同溫度下回火時，沖擊韌度呈先降低后升高的趨勢，這主要受殘留奧氏體分解的影響?；鼗疬^程中，隨溫度的升高，基體中殘留奧氏體量逐漸減少，析出碳化物增多，導(dǎo)致材料的沖擊韌度降低，但回火溫度過高時，組織中的碳化物有粗化、聚集的趨勢，沖擊韌度開始回升。 Cr12MoV鋼的回火一般分低溫回火與高溫回火，低溫回火一般是170~180℃×2h，硬度可達(dá)60~62HRC，高溫回火一般是500~520℃×2h，模具硬度可達(dá)到59~61HRC。如果回火溫度低(尤其是低溫回火時)，模具的硬度較高，易導(dǎo)致回火不充分，使模具中的殘留應(yīng)力較大，影響模具的使用壽命。適當(dāng)提高回火溫度，可保證模具在硬度降低不多的情況下獲得較好的韌度，降低模具的內(nèi)應(yīng)力，均勻熱處理后的顯微組織，獲得所需的力學(xué)性能。回火溫度提高到500℃時仍能保證模具硬度要求，而淬火殘留應(yīng)力也得到了有效消除，模具在線切割時的開裂現(xiàn)象減少。