Cr12MoV材料
Cr12MoV鋼是高碳高鉻萊氏體鋼。其碳含量比Cr12鋼低很多,且加入了鉬、釩元素,使鋼的熱加工性能、沖擊韌度和碳化物分布都得到了明顯改善。該鋼具有較高的耐磨性、淬透性、淬硬性、強韌性、熱穩(wěn)定性、抗壓強度,以及微變形、綜合性能優(yōu)良和廣泛的適應性。受熱軟化溫度為520℃。截面尺寸在40mm以下可以完全淬透,該鋼的耐磨性比一般低合金工具鋼高3~4倍,淬火體積變形小。淬硬深度:油淬200~300mm。
在結晶過程中形成大量的共晶網(wǎng)狀碳化物(其中碳化物質量分數(shù)為20%左右,共晶溫度約為1150℃),這些碳化物都很硬、很脆。雖經(jīng)開坯軋制,碳化物有一定程度的破碎,便碳化物沿思制方向呈帶狀、網(wǎng)狀、塊狀、堆集狀分布,偏析程度隨鋼材直徑增大而嚴重。
經(jīng)高溫奧氏體化退火后,可使大,中截面鋼材的碳化物不均勻度由8~9級減小為6~7級,起到細化晶粒的作用等,用于冷鐓模可提高使用壽命100%以上。二次硬化硬度為60HRC。淬火態(tài)的未溶碳化物體積分數(shù)10%~20%,殘留奧氏體的體積分數(shù)為10%~40%,共晶碳化物不均勻度為5~5.5級,易促成淬火異常變化及脆化。
在≤450℃回火時,隨回火溫度的升高,鋼的硬度值下降,長度收縮,原因是馬氏體中析出碳化物之故;在480~550℃回火時,殘留奧氏體分解,轉變成馬氏體,發(fā)生二次硬化現(xiàn)象,硬化峰的高與鋼的淬火溫度有關。
淬火溫度影響該鋼的Ms、Mf點。如淬火溫度為900℃時,Ms為400℃,Mf為280℃;淬火溫度為950℃時,Ms為300℃,Mf為50℃;淬火溫度為1000℃時,Ms為200℃,Mf為-60℃;淬火溫度為1040℃時,Ms為150℃,Mf為-80℃;淬火溫度為1100℃時,Ms為50℃,Mf為-140℃。
經(jīng)雙級淬火后導致組織中存在高度彌散的均勻分布于基體上的特殊碳化物,而達到很高的綜合力學性能和使用性能。為保證其熱處理質量和降低熱處理成本,應根據(jù)模具形狀的復雜程度分選擇熱處理工藝方法進行處理。
該鋼經(jīng)1100℃預淬火的球化退火處理生再經(jīng)980℃淬火、240℃回火后,具有較好的強韌性配合,在保持硬度下變的情況下,其沖擊功提高了80%。回火脆性溫度范圍在325~375℃之間。
該鋼經(jīng)普通淬火后,組織由馬氏體,殘留奧氏體碳化物MC所組成;鼗鸬焦ぷ饔捕60~62HRC,將導致殘留奧氏體的部分分解和碳化物相含量的增加。細小的碳化鈦可提高模具鋼的強度和耐磨性。
Cr12MoV供貨狀態(tài)
供貨品種有熱軋材、鍛材、冷拉材、熱軋鋼板和冷拉鋼絲。
退火態(tài),硬度255~207HBW,壓痕直徑3.8~4.2mm。
Cr12MoV化學成分
根據(jù)標準GB 1299-2000,該鋼的化學成分(質量分數(shù)):C1.45%~1.70%、Si≤0.40%、Mn≤0.40%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr11.00%~12.5%、Mo0.40%~0.60%、V0.15%~0.30%。
Cr12MoV對應牌號
中國GB標準牌號Cr12MoV、中國臺灣CNS標準牌號SKD11、德國DIN標準材料編號1.2601、德國DIN標準牌號X165CrMoV12、日本JIS標準牌號SKD11、韓國KS標準牌號STD11、意大利UNI標準牌號X165CrMoW12KU、瑞典SS標準牌號2310、西班牙UNE標準牌號X160CrMoV12、美國AISI/SAE標準牌號D3、國際標準組織(ISO)標準牌號210Cr12、俄羅斯гост 標準牌號X12。
Cr12MoV零界點溫(近似值)
Ac1=810℃,Ar1=760℃,加熱溫度1000℃/1040℃/1100℃,Ms=200℃/150℃/50℃、Mf=-60℃/-80℃/-140℃。
冷壓毛坯上限加熱、分段等溫,附加等溫回火軟化規(guī)范
(880±10)℃×3~4h,(770±10)℃×6~8h,降溫到(750±10)℃×2~3h保溫,再爐冷緩冷至≤650℃,出爐空冷。
處理前硬度≤255HBW,處理后硬度≤217HBW。
冷擠壓模毛坯化規(guī)范
使用生鐵屑保護加熱,溫度760~780℃,時間10h,爐冷,硬度196HBW,可順利實現(xiàn)冷擠壓成形。
普通等溫球化退火規(guī)范
850~870℃×3~4h,隨爐冷卻到740~760℃×4~5h等溫,出爐空冷。硬度≤241HBW,共晶碳化物等級≤3級。
最佳等溫溫度740~760℃,時間≥4~5h。
球化退火規(guī)范
(860±10)℃×2~4h,以30℃/h冷速爐冷,(740±10)℃×4~6h,隨爐緩慢冷卻到500~600℃,出爐空冷。硬度207~255HBW。
冷壓毛坯上限加熱、分段等溫,附加等溫回火軟化規(guī)范
(880±10)℃×3~4h,(770±10)℃×6~8h,降溫到(750±10)℃×2~3h保溫,再緩冷至650℃以下,出爐空冷。處理后硬度由≤255HBW降為≤217HBW,與9Mn2V鋼相同。
返修及翻新模具退火規(guī)范
退火溫度720~750℃,加熱時間2~4h,空冷。
普通淬火、回火規(guī)范
淬火溫度1000~1050℃,油淬或氣淬,硬度≥60HRC;回火溫度160~180,回火時間2h,或回火溫度325~375℃,回火2~3次。
低溫淬火、回火規(guī)范
淬火溫度950~1000℃,油淬或氣淬,400℃中溫度160~180,回火時間2h,回火2~3次,可得到高硬度、高韌性,但抗壓強度不高。
中溫淬火、回火規(guī)范
淬火溫度(1030±10)℃,油淬或氣淬,400℃中溫回火,回火2~3次,可得到最好的高韌性,用于冷鐓模,可增高斷裂抗力,延長模具使用壽命。
高溫淬火、回火規(guī)范
淬火溫度(1100±10)℃,油淬或氣淬,高溫回火500~520℃,蜀犬吠日火2~3次,可獲得高硬底和高的抗壓強度,但鋼的韌性太差。
真空淬火規(guī)范
預熱溫度一次500~550℃,二次800~820℃,真空度0.1Pa,淬火溫度980~1050℃,真空度1~10Pa,冷卻介質:油或N2氣,回火溫度180~240℃,硬度60~64HRC。
真空淬火規(guī)范:預熱溫度一次500~550℃,二次800~820℃,真空度0.1Pa,淬火溫度1080~1120℃,真空度1~10Pa,冷卻介質:油或N2氣,回火溫度500~540℃,硬度58~60HRC。
氣體滲氮和氣體氮碳共滲規(guī)范
1)技術要求:硬度>1000HV,滲層深度0.03~0.05mm,滲氮溫度510℃,氣體比例:氨氣40%,載氣(RX氣)60%,氨分解率30%~40%,保溫時間3h,用于冷鐓模、冷擠模、沖載模。
2)技術要求:硬度>1000HV,滲層深度0.05~0.07mm,滲氮溫度510℃,氣體比例:氨氣40%,載氣(RX氣)60%,氨分解率30%~40%,保溫時間6h,用于拉深模、彎曲模、陶土模。
一般冷沖模微變形淬火工藝
可采用780℃充分預熱,1050℃加熱,(290±10)℃硝鹽分級淬火;采用(170±10)℃×3h×3次油爐回火,也能達到上述熱處理效果。
等溫淬火加控制回火溫度的變形淬火工藝
淬火后硬度62~66HRC,金相組織為M+AR+FeC,AR約15%(體積分數(shù))。淬火后體積稍有縮小,一般小型模腔尺寸比淬火前縮小0.03~0.10mm,大型模腔尺寸縮小0.15~0.35mm。
如果淬火后已達到尺寸要求,采用低溫回火,回火后體積比淬火后稍有縮;如果淬火后尺寸小于圖樣要求,可在510℃回火保溫1.5~2h,空冷。若第一次回火后達不到尺寸要求,可再進行一次520℃回火。
精密冷沖模凹模微變形淬火工藝
淬火后硬度58~61HRC(基本硬度45~55HRC),平面翹曲≤0.015mm,各孔距誤差≤0.010mm,合格率99.99%,使用壽命提高4~5倍。
IC引線沖模的凸凹模微變形淬火工藝
1000~1030℃加熱,采用鋼鑄鐵屑填充單箱封閉加熱,零件用牛波紙包好。加熱時間按1min/mm計算,并視箱體大小增加保溫時間20~40min。出爐淬火120~150℃熱油中冷卻,待接近油溫時提出空冷。接近室溫時進行(200±10)℃×3~4次回火;鼗鸷筮M行-75~-80℃×2~3h冷處理;隨后再時行170~190℃×2h補充回火。磨削后再進行170~190℃×2~3h去應力退火。電加工后繼續(xù)進行170~190℃×1.5h回火,-75~-80℃×1h冷處理,170~190℃×1h時效。
強韌化處理
在鹽浴爐內進行840~850℃(加熱時間按25s/mm計算)預熱,升至1020~1100℃(保溫時間按12~18s/mm計算),280℃×3~5min硝鹽等溫,空冷到室溫:再進行150~200℃×3h×2次回火。
使用壽命提高3~4倍(可達30萬~40萬沖次)。
預淬等溫工藝
加熱溫度1020℃,預淬溫度180℃,等溫260℃×5h,回火180℃×1.5h×2h次。
淬火硬度64.5HRC,回火硬度62~62.5HRC,沖擊韌度30J/cm2。
真空加熱淬火工藝
采用1020℃×40~60min真空氣淬(或油淬)+180~200℃/2h回火。
變形量為±0.01mm。
應力、應變-高溫擴散固溶處理
1100~1200℃鍛造,終鍛溫度850℃;1130~1200℃×1.5h固溶處理:1000~1100℃第二次鍛造,終鍛溫度800~850℃;750~780×2~4h高溫回火:840~850℃預熱,1020~1100℃加熱,280℃硝鹽等溫:210~220℃×2h回火。
屈服強度由2000MPa提高到3000MPa,沖擊韌度由12J/cm2提高到24J/cm2,碳化物偏析由7~8級降為2級,一次碳化物尺寸由700~1000μM降至10~15μM以下,二次碳化物尺寸小于0.5μM,呈均勻球狀分布。
滾絲模等溫淬火
1000℃加熱,280℃×4h硝鹽等溫,400℃×1~1.5h回火。硬度54~56HRC,金相組織:下貝氏體+極少量的回火馬氏體+殘留奧氏體。
滾絲輪的真空熱處理
VFH-1000PT型加壓氣淬真空爐,淬火時通入高純氮氣加壓氣淬,壓力為0.2MPa。
850℃×80min預熱,1020℃×65min加熱,加壓氣淬,溫度降至100℃出爐;220℃×3h×2次回火。
六角拉輪強韌化處理工藝
表面硬度60~62HRC,基本硬度42~52HRC,達到拉輪處硬內韌的要求。力學性能都有大幅度的提高。
易拉罐沖嘴模復合滲熱處理
經(jīng)過普通淬火后回火硬化后,在200~300℃離子轟擊0.5~1h,升至480~520℃×8~16h,含氮氣氛或N.C.S氣氛離子滲。最表層為硫化物,次表層為氮碳化合物,再往里氮碳擴散層。硬度為1050~1200HV。
離子滲氮處理
LD-60滲氮爐,通入氨分解氣,氣壓保持5~8×102Pa,電壓500~600V,電流密度1mA/cm2,500℃×5h滲氮,滲氮層總深度0.12mm,化合物層深15μM,硬度1200HV5。
鍍鐵滲硼處理
鍍失:將FeCl2·4H2O溶入蒸餾水中,配成濃度為400g/L的溶液,過濾,通電消三價鐵離子,再加鹽酸調到PH=1。工件經(jīng)汽油清洗和電解脫脂后入槽鍍鐵,電流密度3mA/cm2,陽極用08F鋼板。鍍鐵在常溫下進行,每小時沉積層為20μM。
滲硼:粉末滲硼成分(質量分數(shù)):B44C5%+KBF45%+Al2O390%。880℃×2h+960×3h滲硼,爐冷至室溫。
真空擴散處理:950℃×3h,爐冷。
最終熱處理:1150℃×1.5h加熱,280℃硝鹽等溫處理;200℃×2h×2次回火。滲硼層0.11mm,FeB+Fe2B雙相組織,硬度926~1040HV5,脆性1級。
等離噴涂強化
電弧電壓:75~80V,電弧電流:350~80A ,離子氣:1.5~1.7m3/h,送粉機:0.3~0.4m3/h,送粉量:40g/min。
經(jīng)等離子噴涂強化,Cr12MoV鋼的表面硬度由原來的650~670HV提高到780~820HV,耐磨性有較大的提高。
Cr12MoV用途
該鋼可用于制作村材厚度>3mm的沖裁模具復雜形狀的凸模、凹模、鑲塊。
制作凸模時建議硬度58~62HRC,制作凹模時建硬度60~64HRC。
用于制作沖裁模具中要求高耐磨的凸模、凹模。制作凸模時建議硬度~62HRC,制作凹模時建議硬度為62~64HRC。
用于制作拉深模中要求耐磨和凹模,建議硬度為62~64HRC。
用于制作彎曲模中要求高耐磨、形狀復雜的凸模、凹模及鑲塊。制作凸模時建議硬度60~64HRC,制作凹模時建議硬度60~64HRC。
用于制作鋁件冷擠壓模的凸模、凹模。制作凸模時建議硬度60~62HRC,制作凹模進建議硬度62~64HRC。
用于制作銅件冷擠壓模的凸模、凹模,建議使用硬度為62~64HRC。
用于鋼件冷擠壓模的凸模、凹模。建議使用硬度為62~64HRC。
用于成形碳的質量分數(shù)為0.65%~0.80%的彈簧鋼板,硬度為37~42HRC,
使用壽命可達15萬次。
用于成形碳的質量分數(shù)為0.65%~0.80%的彈簧鋼板,硬度為37~42HRC,再附加滲氮處理,使用壽命可達40萬次。
該鋼用于搓絲模,如采用簡單鍛造成形,碳化物不均勻度為5~6級,搓絲模使用壽命很短,容易出現(xiàn)掉齒。但當改用多向反復鍛造工藝,使碳化物不均勻度降為不高于2級時,搓絲板的使用壽命就會由以前的數(shù)千件提高到2萬件,甚至高達50萬件。該鋼可用于加工20Mn鋼零件的搓絲模。
該鋼用于硅鋼片復雜沖裁模,在普通的C型沖床上作業(yè),平均刃磨使用壽命僅1萬~4萬能次,而在新式?jīng)_床上作業(yè),平均刃磨使用壽命可達8萬~15萬次。
可用于沖裁模具,生產(chǎn)批量<100萬件,被沖材料厚度<1mm的普通級低碳鋼板、軟態(tài)低碳鋼板。
用于冷擠壓凹模,被擠壓材料為鎳的質量分數(shù)為80%的特殊合金。在退火態(tài)硬度為130HBW時,模具使用壽命僅10余件,且發(fā)生了模具表面的咬合拉毛。
被廣泛地用來制作截面大、形狀復雜、經(jīng)受沖擊力大、要求耐磨高的冷作模具,如硅鋼片沖模、冷切剪刀、切邊模、滾邊模、量規(guī)、拉絲模、搓絲板、螺紋滾模、形狀復雜的沖孔凹模、鋼板深拉深模等。
用于代替Gr2鋼,制作軋制焊接鋼管的軋輥,其使用壽命增高七倍之多,而此時鋼材價格公提高了一倍,而且軋輥零件便于進行淬火處理。
采用該鋼制作的純鋁毛坯反擠壓沖頭,在承受壓應力為1000MPa的情況下,沖頭使用壽命可保證在5萬件,主要失效形式是磨損和表面拉毛。
該鋼經(jīng)高溫奧氏體化退火后,再時行等溫退火工藝,可使大、中截面金鋼材的碳化物不均勻度由8~9級變?yōu)?span>6~7級,顯著改善小型毛坯中碳化物的分布,特別是促進小顆料碳化物的球化和大塊化物棱角的圓整化,并細化了晶粒,用于冷鐓?商岣呤褂脡勖槐兑陨。
該鋼是成批或大批量生產(chǎn)用冷沖模的基本鋼材,以及中等載荷的冷擠模、冷鐓模的主要材料。
該鋼適合制作下料模、陶土模及熱固性塑料成型模等。
該鋼制切邊模具的刃口常因碳化物分布不均而在使用中發(fā)生崩刃現(xiàn)象,因此必須進行改鐓改鍛,使碳化物偏析在2~3級以下,且鍛后還需及時進行退火。
其相應的球化退火工藝:退火溫度850~860℃,保溫2~4h,爐冷至720~760℃,保溫3~5h,爐冷到500℃,出爐空冷。
該鋼適合制作下料模、陶土模及熱固性塑料成型模等。
沖壓儀表零件和塑料類零件的冷模具用量大、形狀復雜、精度高(配合間隙<0.01~0.02mm)采用普通淬火后,表面氧化脫碳或尺寸超差,采用分級淬火后變形量為+0.06mm,而采用真空淬火后,變形量為±0.01mm。
Cr12MoV鋼下料模,經(jīng)950℃×1.5h+180℃×3h熱處理,硬度64HRC、變形量均滿足要求。
Cr12MoV鋼殼體成形模,經(jīng)950℃×1.5h熱油冷卻+200℃×4h回火,硬度58~60HRC,平均沖壓3萬~4萬件。
Cr12MoV鋼自行車軸碗沖模,鹽爐加熱,500~600℃預熱,升至980~990℃(保溫時間按30s/mm計算),240~260℃×3h硝鹽等溫,空冷至空溫,然且經(jīng)210~220℃×2h×2次熱處量,硬度60~61HRC,沖模使用壽命提高4~5倍。
Cr12MoV鋼制落科凹模沖壓厚度為3mm的18-8型不銹鋼,采用優(yōu)化后的等溫淬火工藝,在硬度和強度并不降低的情況下與原工藝相比,韌性提高了一倍以上,凹模使用壽命高達7000次以上。
Cr12MoV鋼下料凹模改用1000℃加熱,經(jīng)260~280℃×2h硝鹽等溫后空冷,隨后經(jīng)200~220℃×2h硝鹽等溫后空冷,隨后比200~220℃×1h低溫回火,使用壽命提高一倍以上。
Cr12MoV鋼復式硅鋼片沖模采用應力、應變-高溫擴散固溶處理,模具使用壽命由原來的平均8萬次最高20萬次,提高到現(xiàn)在的40萬次以上。
采用預淬等溫工藝的齒狀冷作查勘具,由于上貝氏體仍保持與低溫回火相同的硬度和耐磨性,其韌性的提高與高硬度使模具使用壽命成倍提高。
Cr12MoV鋼冷鐓機用上沖模采用450~500℃預熱,850~870℃加熱,570~590℃×20min保溫,硬度達40~43HRC,模具平均使用壽命50223件,提高了7~8倍。
采用循環(huán)加熱相變熱處理生產(chǎn)鐵氧體零件的Cr12MoV鋼模具,使用壽命常規(guī)熱處理工藝處理后的3萬~4萬件提高到12萬件。
采用滾絲模等溫淬火工藝,熱處理變形小,使用壽命較分級淬火提高4~5倍。滾絲輪經(jīng)真空熱處理后,變形極小,且組織和硬度均勻,平均使用壽命比箱式爐處理的滾絲輪的平均使用壽命提高2.5倍,高達23640件。
易拉罐沖嘴模經(jīng)復合滲熱處理,使用壽命在100萬次以上。
拉深凹模經(jīng)淬火+回火+離子滲氮處理后,使用壽命由淬、回火態(tài)的2000件大幅度提高到5萬件。
經(jīng)鍍鐵滲硼處量的硅鋼處片凹模,使用壽命高于Cr12MoV鋼氮碳共滲處理的模具。
經(jīng)等離子噴涂強化,用于1.5mm厚鋼板拉深成形模(Cr12MoV鋼制作),零件表面拉摶現(xiàn)象基本消失,使用壽命提高到10以上。
該鋼適于制作要求高耐磨性的大型號、復雜和精密的塑料模。
該鋼淬火+中溫回火后硬度≥55HRC,但熱處量變形小、拋光性好,用于各種模板、推板、固定板、模座等。
在要求高耐磨性時,用于整體淬硬型塑料模具鋼,熱固性塑料模具。
用于熱固性塑料成型模,要求高耐磨要、高強度的模具。