Cr12MoV鋼
(1)材料的特性
Cr12MoV鋼是高碳高鉻萊氏體鋼。其碳含量比Cr12鋼低很多，且加人了鑰、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(qiáng)韌性、熱穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度，以及微變形、綜合性能優(yōu)良和廣泛的適應(yīng)性、受熱軟化溫度為520℃。截面尺寸在400mm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(jié)晶過程中形成大量的共晶網(wǎng)狀碳化物(其中碳化物質(zhì)量分?jǐn)?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，但碳化物沿軋制方向呈帶狀、網(wǎng)狀、塊狀、堆集狀分布，偏析程度隨鋼材直徑增大而嚴(yán)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(xì)化晶粒的作用等，用于冷墩模可提高使用壽命100%以上。二次硬化硬度為60HRC。淬火態(tài)的未溶碳化物體積分?jǐn)?shù)為10%-20%，殘留奧氏體的體積分?jǐn)?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(shí)，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(shí)，殘留奧氏體分解，轉(zhuǎn)變成馬氏體，發(fā)生二次硬化現(xiàn)象，硬化峰的高度與鋼的淬火溫度有關(guān)。
淬火溫度影響該鋼的Ms , Mf點(diǎn)。如淬火溫度為900℃時(shí)，Ms為400℃ , Mf為280℃;淬火溫度為950℃時(shí)，Ms為300℃，Mf為50℃;淬火溫度為1000℃時(shí)，Ms為200℃，Mf為-60℃;淬火溫度為1040℃時(shí)，Ms為150℃，Mf為-80℃;淬火溫度為1100℃時(shí)，Ms為50℃，Mf為-140℃。
經(jīng)雙級淬火后導(dǎo)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(dá)到很高的綜合力學(xué)性能和使用性能。為保證其熱處理質(zhì)量和降低熱處理成本，應(yīng)根據(jù)模具形狀的復(fù)雜程度分別選擇熱處理工藝方法進(jìn)行處理。
該鋼經(jīng)1100℃預(yù)淬火的球化退火處理后再經(jīng)980℃淬火、240℃回火后，具有較好的強(qiáng)韌性配合，在保持硬度不變的情況下，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、殘留奧氏體和碳化物MC所組成。回火到工作硬度60-62HRC，將導(dǎo)致殘留奧氏體的部分分解和碳化物相含量的增加。細(xì)小的碳化欽可提高模具鋼的強(qiáng)度和耐磨性。
(2)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。
(3)化學(xué)成分
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 1299-2000，該鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):C1.45%-1.70%、Si0.40%、Mn≤0.40、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr11.00%-12.50%、Mo0.40%-0.60%、V0.15%-0.30%。
(4)參考對應(yīng)牌號
中國GB標(biāo)準(zhǔn)牌號Cr12MoV、中國臺灣CNS標(biāo)準(zhǔn)牌號SKD11、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)材料編號1. 2601,德國DIN標(biāo)準(zhǔn)牌號X165CrMoV12、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)牌號SKD11、韓國KS標(biāo)準(zhǔn)牌號STD11、意大利UNI標(biāo)準(zhǔn)牌號X165CrMoW12KU、瑞典SS標(biāo)準(zhǔn)牌號2310、西班牙UNE標(biāo)準(zhǔn)牌號X160CrMoV12、美國AIS1/SAF標(biāo)準(zhǔn)牌號D3、俄羅斯ROCT標(biāo)準(zhǔn)牌號X12M。
(5)臨界點(diǎn)溫度(近似值)
Ac,= 810℃ , Ar, = 760℃，加熱溫度1000℃/1040℃/1100℃ , Ms = 200℃/150℃/50℃、Mf=-60℃/-80℃/-140℃。
(6)冷壓毛坯上限加熱、分段等溫，附加等溫回火軟化規(guī)范
(880士10℃)x3-4h, (770士10)℃ x6-8h，降溫到(750士10)℃ x2-3h保溫，再爐冷緩冷至≤650℃，出爐空冷。
處理前硬度毛255HBW，處理后硬度≥217HBW。
(7)冷擠壓模毛坯軟化規(guī)范
使用生鐵屑保護(hù)加熱，溫度760-780℃，時(shí)間10h，爐冷，硬度196HBW，可順利實(shí)現(xiàn)冷擠壓成形。
(8)普通等溫球化退火規(guī)范
850-870℃ x 3-4h，隨爐冷卻到740-760℃ x 4-5h等溫，出爐空冷。硬度≤241 HBW，共晶碳化物等級,3級。
最佳等溫溫度740-760℃，時(shí)間≥4-5h。
(9)球化退火規(guī)范
(860土10)℃ x2-4h，以30℃/h冷速爐冷，(740士10)℃ x4-6h，隨爐緩慢冷卻到500-600℃，出爐空冷。硬度207-255HBW。
(10)冷壓毛坯上限加熱、分段等溫，附加等溫回火軟化規(guī)范
(880士10)℃x3-4h, (770士10)℃ x6-8h，降溫到(750±10)℃x2-3h保溫，再緩冷至650℃以下，出爐空冷。處理后硬度由鑒255 HBW降為蕊217 HBW，與9Mn2V鋼相同。
(11)返修及翻新模具退火規(guī)范
退火溫度720-750℃，加熱時(shí)間2-4h，空冷。
(12)普通淬火、回火規(guī)范
淬火溫度1000-1050℃，油淬或氣淬，硬度歹60HRC;回火溫度160-180，回火時(shí)間2h，或回火溫度325-375℃，回火2-3次。
(13)低溫淬火、回火規(guī)范
淬火溫度950-1000℃，油淬或氣淬，回火溫度200℃，回火時(shí)間2h，回火2-3次，可得到高硬度、高韌性，但抗壓強(qiáng)度不高。
(14)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，用于冷墩模，可增高斷裂抗力，延長模具使用壽命。
(15)高溫淬火、回火規(guī)范
淬火溫度-(1100土10)℃，油淬或氣淬，高溫回火500-520℃，回火2-3次，可獲得高硬度和高的抗壓強(qiáng)度，但鋼的韌性太差。
(16)真空悴火規(guī)范
預(yù)熱溫度一次500-550℃，二次800-820℃，真空度0.1Pa,悴火溫度980-1050℃，真空度1-10Pa，冷卻介質(zhì):油或N2氣,回火溫度180-240℃,硬度60-64HBC。
真空淬火規(guī)范:預(yù)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(zhì):油或N2氣，回火溫度500-540℃,硬度58-60HBC。
(17)典型應(yīng)用舉例
1)該鋼可用于制作材料厚度>3mm的沖裁模具復(fù)雜形狀的凸模、凹模、鑲塊。制作凸模時(shí)建議硬度58-62HRC，制作凹模時(shí)建議硬度60-64 HRC。
2)用于制作沖裁模具中要求高耐磨的凸模、凹模。制作凸模時(shí)建議硬度為60-62 HRC，制作凹模時(shí)建議硬度為62-64HRC。
3)用于制作拉深模中要求高耐磨的凹模，建議硬度為62-64HRC。
4)用于制作彎曲模中要求高耐磨、形狀復(fù)雜的凸模、凹模及鑲塊。制作凸模時(shí)建議硬度60-64HRC，制作凹模時(shí)建議硬度60-64HRC。
5)用于制作鋁件冷擠壓模的凸模、凹模。制作凸模時(shí)建議硬度60-62 HRC，制作凹模時(shí)建議硬度62-64HRC。
6)用于制作銅件冷擠壓模的凸模、凹模，建議使用硬度為62-64HRC。
7)用于鋼件冷擠壓模的凸模、凹模，建議使用硬度為62-64HRC。
8)用于成形碳的質(zhì)盆分?jǐn)?shù)為0.65%-0.80%的彈簧鋼板，硬度為37-42HRC,使用壽命可達(dá)15萬次。
9)用于成形碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 65%-0. 80%的彈簧鋼板，硬度為37-42 HRC ,再附加滲氮處理，使用壽命可達(dá)40萬次。
10)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(dāng)改用多向反復(fù)鍛造工藝，使碳化物不均勻度降為不高于2級時(shí)，搓絲板的使用壽命就會(huì)由以前的數(shù)千件提高到2萬件，甚至高達(dá)50萬件。該鋼可用于加工20 Mn鋼零件的搓絲模。
11)該鋼用于硅鋼片復(fù)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1萬一4萬次，而在新式?jīng)_床上作業(yè)，平均刃磨使用壽命可達(dá)8萬一15萬次。
12)可用于沖裁模具，生產(chǎn)批量<100萬件，被沖材料厚度的普通級低碳板、軟態(tài)低碳鋼板。
13)用于冷擠壓凹模，被擠壓材料為鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的特殊合金。在退火態(tài)硬度為130HBW時(shí)，模具使用壽命僅10余件，且發(fā)生了模具表面的咬合拉毛。
14)被廣泛地用來制作截面大、形狀復(fù)雜、經(jīng)受沖擊力大、要求耐磨性高的冷作模具，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(fù)雜的沖孔凹模、鋼板深拉深模等。
15)用于代替Cr2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(shí)鋼材價(jià)格僅提高了一倍，而且軋輥零件便于進(jìn)行淬火處理。
16)采用該鋼制作的純鋁毛坯反擠壓沖頭，在承受壓應(yīng)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。
17)該鋼經(jīng)高溫奧氏體化退火后，再進(jìn)行等溫退火工藝，可使大、中截面鋼材的碳化物不均勻度由8一9級變?yōu)?span style="font-family:times new roman;">6一7級，顯著改善小型毛坯中碳化物的分布，特別是促進(jìn)小顆粒碳化物的球化和大塊碳化物棱角的圓整化，并細(xì)化了晶粒，用于冷徽模可提高使用壽命一倍以上。
18)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、冷墩模的主要材料。
19)該鋼適合制作下料模、陶土模及熱固性塑料成型模等。
20)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(jìn)行改墩改鍛，使碳化物偏析在2一3級以下，且鍛后還需及時(shí)進(jìn)行退火。
其相應(yīng)的球化退火工藝:退火溫度850-860℃，保溫2-4h，爐冷到720-760℃，保溫3-5h，爐冷到500℃，出爐空冷。
21)該鋼廣泛用于制作精度高的精沖模等。
22)沖壓儀表零件和塑料類零件的冷模具用量大、形狀復(fù)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，變形量為士0.01mm。
23 ) Cr12MoV鋼下料模，經(jīng)950℃ x 1. 5h+180℃ x 3h熱處理，硬度64 HRC、變形量均滿足要求。
24) Cr12MoV鋼殼體成形模，經(jīng)950℃ x 1. 5h熱油冷卻+200℃ x 4h回火，硬度58-60HRC，平均沖壓3萬-4萬件。
25) Cr12MoV鋼自行車軸碗沖模，鹽爐加熱，500-600℃預(yù)熱，升至980-990℃(保溫時(shí)間按30s/mm計(jì)算)，240-260℃x3h硝鹽等溫，空冷至室溫，然后經(jīng)210-220℃x2hx2次熱處理，硬度60-61HRC，沖模使用壽命提高4-5倍。
26) Cr12MoV鋼制落料凹模沖壓厚度為3~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(qiáng)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(dá)7000次以上。
27) Cr12MoV鋼下料凹模改用1000℃加熱，經(jīng)260-280℃ x 2h硝鹽等溫后空冷，隨后經(jīng)200-220℃x 1 h低溫回火，使用壽命提高一倍以上。
28) Cr12MoV鋼復(fù)式硅鋼片沖模采用應(yīng)力、應(yīng)變一高溫?cái)U(kuò)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。
29)采用預(yù)淬等溫工藝的齒狀冷作模具，由于下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。
30) Cr12MoV鋼冷墩機(jī)用上沖模采用450-500℃預(yù)熱，850-870℃加熱，570-590℃x 20min保溫，硬度達(dá)40-43 HRC，模具平均使用壽命50223件，提高了7一8倍。
31)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，使用壽命由常規(guī)熱處理工藝處理后的3萬一4萬件提高到12萬件。
犯)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。
33)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(dá)23640件。
34)易拉罐沖嘴模經(jīng)復(fù)合滲熱處理，使用壽命在100萬次以上。
35)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。
36)經(jīng)鍍鐵滲硼處理的硅鋼片凹模，使用壽命高于Cr12MoV鋼氮碳共滲處理的模具。
37)經(jīng)等離子噴涂強(qiáng)化，用于1. 5mm厚鋼板拉深成形模(Cr12MoV鋼制作)，零件表面拉毛現(xiàn)象基本消失，使用壽命提高到10倍以上。
38)該鋼適于制作要求高耐磨性的大型、復(fù)雜和精密的塑料模。
39)該鋼淬火+中溫回火后硬度〕55 HRC，但熱處理變形小、拋光性好，用于各種模板、推板、固定板、模座等。
40 )在要求高耐府性時(shí)，用于整體淬硬型塑料模具鋼，熱固性塑料模具。
41)用于熱固性塑料成型模，要求高耐磨、高強(qiáng)度的模具。
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