Cr12MoV钢不同热处理条件下的硬度和金相组织分析

陈敏娜

摘要：本文主要对Cr12MoV钢在不同温度下的硬度变化给予研究，主要是研究回火后和不同温度淬火下，Cr12MoV钢硬度的变化情况，并在不同的热处理情况下，对金相组织给予分析与研究。

关键词：Cr12MoV钢；硬度；热处理；金相组织

在模具行业中，Cr12MoV钢主要用于冷作模具之中，钢的淬透性非常高，比如钢截面在300-400mm2以下，可以完全被淬透。钢也具有极强的硬度和耐磨性，在300-4000C高温下，它仍然可以保持良好，所以钢可以用来制作各种断面比较大的工具和模具，使其可以承受比较大的冲击负荷。在钢的成分中碳化物含量比较大，偏析情况十分严重，因此不同程度的热处理工作，在很大程度上对钢的性能影响也非常大。本文主要在不同热处理条件下，对钢的硬度和金相组织给予分析，作为以后工作的做好准备。

一、实验条件

主要从以下几个方面来设计实验：（1）试样材料：Cr12MoV钢，碳化物具有严重的偏析；（2）试样规格：试棒为<100mm×200mm，在试棒的R/2处截取金相试样15mm×15mm×20mm；（3）在淬火前给予等温退火处理，850±10e保温100-120min，740e等温4h；（4）淬火加热用盐浴炉，冷却介质为20号机油；（5）金相组织用XJB_200型在线金相仪。

二、实验结果及分析

1、硬度

在不同的淬火温度与回火温度下，对 Cr12MoV钢予以处理，经过处理后，可以看出：（1） Cr12MoV钢淬火后的硬度与淬火温度有极大关系，980-1 0400C淬火获得的最高硬度为63-65HRC；（2） Cr12MoV钢的回火稳定性高，980-1 0400C淬火，2000C给予两次回火处理，每次2h，硬度为59.5-60.5HRC，2500C回火1h，硬度为58.5-59.5HRC；（3） 1 100e淬火，5200C回火两到三次，“二次硬化”硬度最高为60.5-61HRC。这些下贝氏体不排除是残留奥氏体在回火时受到催化，在保温过程中转变而成，但可以肯定：采用抑制下贝氏体针形成工艺措施对提高Cr12MoV钢的硬度，进而提高模具的耐磨性是有利的。校正炉温后对Cr12MoV钢压坯芯热处理所得到的硬度和残留奥氏体量，虽然均为一次硬化的热处理，5号试样残留奥氏体量仍在2713416%，硬度为60HRC，装机使用6-8万次以上稍见磨损，超过以前GCr15钢制作的压坯芯，但淬火及回火之间增加一道深冷工序，残留奥氏体量约有下降，平均硬度已达到63HRC，个别工件硬度可达到65HRC左右，装机使用10-13万次也未见明显磨损，使工效大为提高。因此，我们认为，Cr12MoV钢经常规的二次硬化热处理（高温淬火后不经冷处理而采用3-4次回火）可以获得60HRC以上的硬度，但奥氏体的转变产物是马氏体+下贝氏体。

2、金相组织

Cr12MoV钢热处理状态不同，显微组织变化很大，特别是1 1500C以上溫度淬火的组织比较特殊。Cr12MoV钢不同热处理状态的金相组织给予如下说明：（1） 800-8800C淬火，未回火的试样组织为：马氏体+屈氏体+碳化物。材料碳化物偏析比较严重，奥氏体成分不均匀，稳定性程度不同，硬度由低到高；（2）9500C、9800C、1 0100C淬火，未回火的试样为正常淬火组织：马氏体+碳化物+残留奥氏体；（3）1 0400C、1 0700C淬火，未回火的试样为正常组织：回火马氏体+碳化物+残留奥氏体；（4）1 1000C-1 1600C淬火，未回火的试样为1 0400C、1 0700C淬火金相组织为针状马氏体+碳化物+残留奥氏体；（5）1 2000C淬火，未回火的试样，组织为很粗的针状马氏体+少量碳化物+大量残留奥氏体；（6）1 2300C淬火，未回火和低温回火的试样，为针状马氏体+少量碳化物（带状） +大量残留奥氏体，晶粒很粗大，晶界上有淬火显微裂纹。

（7）如果淬火温度在12800C时，对试样给予低温回火处理，结果就表现为：马氏体为粗针状，碳化物的含量非常少，还有大量的残留物奥氏体；（8）如果淬火温度在13100C时，没有给予回火处理的试样，是严重过烧组织，在晶面上存在共晶莱氏体，表现为网状结构；（9）如果淬火温度在11600C时，在5200C与5500C对金相组织给予多次回火处理，状态与12000C下的情况相同，不一样的就是在析出马氏体的同时，碳化物的含量也不断增加，表现为弥散型，十分稳定，合金化程度很高，没有完全转变。

结束语

（1）对于Cr12MoV钢给予热处理时，可以有两种方法：一个是一次硬化法，根据研究所得，此时最好的淬火温度为1010-10400C，最佳的回火温度为2000C，要给予两次回火处理；另一个是二次硬化法，研究中显示，最好的淬火温度为1100-11200C，最佳的回火温度为5200C，最好要给予两到三次的回火处理；（2）对Cr12MoV钢给予二次硬化处理，可以获得钢的高耐磨性和热硬性，因为它的合金元素含量非常高，因此在回火处理中稳定性也相当高，只有在多次的会火处理之后，才能将奥氏体的残留物变为马氏体。在回火次数不断增多的情况下，要对回火温度的高低给予适当调整，从实验研究中可以看出，在淬火温度上升到11500C时，那么在5200C时给予四到五次的回火处理，作用就不是很明显了，而且也不具有经济性，试验证明，提升回火温度的处理效果是非常好的；（3）为了减少回火次数要给予冷处理，是指在淬火完成后，将工件冷却至约-800C，才能将奥氏体的残留物变为马氏体，但是如果冷处理温度没有达到-800C左右，残留奥氏体的转变速度是非常慢的，在进行一次冷处理之后还要给予一次回火处理，以便达到消除内应力的目的，使残留物继续转变。

参考文献

[1]王丽君，苗彬，孟先新.Cr12MoV钢不同热处理条件下的硬度和金相组织分析[J].模具工业，2012（8）.

[2]马春宇，袁军平，薄海瑞.热处理工艺对Cr12MoV精密冷锻模具钢组织和性能的影响[J]. 热加工工艺， 2011（4）.