实验室所用小型冷压模具(外加工)采用Cr12MoV钢为原材料,使用过程中,发现模具韧性不足。对模具进行组织观察和性能检测,并重新对模具材料进行热处理,研究预备热处理工艺对Cr12MoV钢组织及性能的影响。
模具材料Cr12MoV的化学成分如表1所示。试样用线切割加工成标准无缺口冲击试样(10mm×10mm×55mm,每组3件)和抗弯试样(5mm×5mm×35mm,每组3件)。
表1 Cr12MoV钢化学成分(质量分数,%)
C
Mn
Si
Cr
Mo
V
S
P
1.45~1.70
≤0.35
≤0.40
11.00~12.50
0.40~0.60
0.15~0.30
≤0.030
≤0.030
首先将试样分成两组,一组的预备热处理为球化退火,另一组的预备热处理为调质处理。而后将两组试样在同样的淬火+回火工艺条件下进行最终热处理。具体的工艺参数如表2所示。
表2 Cr12MoV钢的热处理工艺
工艺1
工艺2
预备热处理
860℃×2h随炉冷至750℃等温2h随炉冷至500~550℃,取出空冷
1100℃×20min分级淬火+700℃×1h回火,取出空冷
最终热处理
淬火:(1020~1040)℃×40min油淬(560+850℃两级预热)
回火:250℃×1h
分别测定了原始材料及热处理后材料的硬度(HR150A型洛氏硬度计)、抗弯强度(WDW-50型微机控制电子式万能试验机)、冲击韧度(JB-W300型冲击试验机),并对其纤维组织(XJP-6A金相显微镜)和断口形貌进行了观察(SU1510扫描电镜)。
结果表明:采用调质处理代替球化退火作为Cr12MoV钢的预备热处理,更有利于碳化物形态的改变,对调高模具强韧性有比较明显的效果。通过调质处理后,材料的冲击韧度、抗弯强度分别达到8.556J·cm-2和2183.5MPa,相对于原始材料,分别提高了31.7%和83.7%,而相对于球化退火试样,分别提高了13.7%和66.2%。
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