Cr12MoV冷作模具钢淬火畸变及预防

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Cr12MoV钢是高碳高铬冷作模具钢，相当于SKD11和D2,易形成大量的碳化物和高硬度的马氏体，使之具有高硬度、高耐磨性，同时含有大量共晶碳化物，俗称莱氏体钢。通过淬火加热温度的调节，可以控制合金元素的熔解量，从而影响淬火后钢中残余量的多少，使模具达到微变形，因此Cr12MoV钢广泛应用于制作耐磨、微变形、高负荷下服役的冷加工用模具。
    Cr12MoV钢模具淬火畸变的分析及工艺措施：
    1、模具中碳化物偏析的影响
    Cr12MoV钢模具中含有大量共晶碳化物，如果碳化物分布不均匀，呈带状、块状及网状分布，使钢材具有各向异向，模具淬火后会发生畸变，其原因为呈一定方向颁布的不均匀碳化物存在，碳化物的膨胀系数比基体小30%左右，加热时它阻止模具鼓胀，冷却时又阻止模具收缩，使模具在热处理时发生不均匀的变形，模具淬火后沿带状碳化物分布方向的纵向伸长量大，横向伸长量小，有的还会收缩。
    预防措施——对于模具钢中碳化物分布不均匀（呈带状、块状及网状分布）、材料性能各向异性者，为打碎碳化物，降低碳化物分布不均匀分布的等级，消除性能的各向异性，钢材要求采用一重一轻双十字锻造，可一火锻后，锻后利用余热淬油，当油冷至200℃时立即投入回火炉中进行高温回火，回火温度750℃×2h，可获得碳化物均匀、细小、弥散的索氏体组织，调质处理可显著减少最终淬火的体积膨胀约30~50%，并可降低最终淬火后各向异性程度（工件翘曲）。对于尺寸较大或无法进行锻造的模具（该锻造并不能使模具心部的碳化物碎化和奥氏体均匀分布）可采取固熔双细化处理，使碳化物细化、分布均匀、棱角圆整化，可达到减少模具淬火后畸变的目的。
    2、模具结构设计的影响  应尽量避免模具结构上厚薄不均和尖锐圆角，尽量减少厚薄悬殊、结构不对称，在工件的厚薄交界处尽可能平滑过渡，并预留加工余量。
    3、残余奥氏体的影响  钢中各种组织有不同的比体积，其中奥氏体的比体积量小，钢中各种组织的比体积按下列顺序递减：马氏体——回火索氏体——珠光体——奥氏体，由于钢中含有大量残余奥氏体，所以模具淬火低温回火后一般都发生收缩。预防措施  选择适当的淬火温度是减少模具畸变的重要措施。一般在保证模具技术要求的情况下，要考虑模具综合性能，适当降低其淬火温度；经试验500℃回火温度较200℃回火温度残余奥氏体量减少了一半，其硬度降低2~3HRC，因此选择热处理工艺规范为1060℃×10min 油淬＋ -80℃深冷处理＋500℃×60min回火；采取深冷热处理也是减少残余奥氏体量的最佳工艺，一般精密复杂模具采用真空淬火油冷后进行深冷处理为：-65℃×1.5 h＋170℃×3h二次回火，模具变形量最小。
    4、残余应力的影响  模具在冷热加工过程中的残余应力和淬火后的应力迭加，增加了钢淬火后的畸变。预防措施A、去应力退火：粗加工后、半精加工前应进行一次去应力退火，即（630~680）℃×（3~4）h，炉冷至≤500℃后出炉空冷，或采用400℃×（2~3）h去应力处理；B、降低淬火温度，减少淬火后的残余应力；C、采用等温淬火工艺减少淬火残余应力；D、采用淬油后170℃出炉空冷（分级淬火）。