9SiCr 钢-高碳合金工具钢加工性能和物理性能

9SiCr模具钢材
9SiCr钢比铬钢具有更高的淬透性和淬硬性，并且具有较高的回火稳定性。

适于分级淬火和等温淬火。

其主要缺点是加热时脱碳倾向性较大。

9SiCr钢通常用于制造形状复杂、变形小、耐磨性要求高的低速切削刃具，如钻头、螺纹工具、手动绞刀、搓丝板及滚丝轮等；也可以作冷作模具，如冲模、打印模等，此外，还用于制造冷轧辊，矫正辊以及细长杆件。

化学成分（昆山腾宁经销9SiCr钢材）
9SiCr钢的化学成分（GB/T 1299—2000）ω/%
物理性能
9SiCr钢的临界温度示于表2-11-2，密度为
7.80t/m3；矫顽力H c为
795.8A/m；饱和磁感B s为1.78~1.82T。

热加工
9SiCr钢的热加工工艺
预先热处理
9SiCr钢的有关预先热处理曲线示于图2-11-1~图2-11-5，需要说明的是：(1)退火加热保温时间，在全部炉料加热到温后为1~2h；等温保温时间为3~4h；(2) 高温回火用于消除冷变形加工硬化；保温时间在全部炉料加热到温后为
2~4h；(3)正火用于细化过热钢的晶粒和消除碳化物网；(4)当钢材退火硬度低于HB183时，可用调质处理来提高切削表面光洁度。

9SiCr钢退火前
后的相成分、硬度和组织示于表2-11-4。

图2-11-1 锻压后退火图2-11-2 锻压后等温退火
图2-11-3 高温回火图2-11-4 正火
图2-11-5 调质处理
表2-11-4 9SiCr钢退火前后的相成分、硬度和组织。

9SiCr钢的低温贝氏体组织与力学性能1.引言含碳量在0.75～0.98%的Fe-Si-Mn-Cr-Mo-V钢及其添加Co或Al的高硅高碳低合金钢的铸态组织经高温均匀化退火和奥氏体化后在稍高于MS点温度（125～200C）等温转变，可获得较高的硬度、强度以及韧性且具有纳米尺度（20～40nm）的条状相间无碳化物贝氏体铁素体和高碳残余奥氏体两相组织[1-4]。

9SiCr钢是一种常用的冷作模具钢，为提高其使用寿命，有必要对其进行低温等温转变处理，以获得具有较高的综合力学性能。

本文对9SiCr钢进行低温等温处理，并对微观组织和力学性能进行了分析测定。

2．实验材料及方法实验材料为9SiCr钢，其化学成分（质量分数）为0.85～0.95%C,1.20～1.60%Si,0.30～0.60%Mn，0.90～1.25%Cr。

用Formastor-F 型膨胀仪测量试样的各临界点得Ac1为770℃，Accm为870℃，MS为170℃。

将样品分别在SX-4-10型箱式电阻炉内进行870℃、910℃、950℃，保温15min后再进行200℃保温不同时间的等温处理。

等温处理设备为盐浴炉, 盐浴剂为50％NaNO2+50％KNO3。

将处理后的试样加工成尺寸为10 mm×10 mm×55 mmＵ型缺口的冲击试样。

用HV-5型小负荷维式硬度计和ZBC-300B冲击试验机测试其硬度和冲击韧性。

用光学显微镜和H-800型透射电子显微镜、Rigaku D/max-2500/PC型X射线衍射仪（CuK辐射）以及KYKY-2800型扫描电镜对试样显微组织、相组成及冲击断口进行分析。

3.结果与分析3.1组织观察(a)保温8h(b)保温 12h图1910℃保温15min，200℃等温淬火金相照片图1 为9SiCr钢等温处理后的金相组织。

可以看出，黑色的为针状下贝氏体，灰色为残余奥氏体。

随着等温淬火保温时间的延长，贝氏体铁素体针状组织数量越多，转变越完全。

9SiCr合金刃具钢在不同介质淬火后性能比较程赫明,谢建斌,李建云(昆明理工大学工程力学系,云南昆明650093)摘要:通过对9SiCr合金刃具钢在清水、锭子油和高压气体等淬火介质中淬火对比实验,研究了9SiCr合金刃具钢在不同介质淬火工艺处理后的性能。

研究结果表明,水淬火时试件表面与中心的温差较大,锭子油次之,高压气体较小;试件高压气体淬火时,温度梯度小,整个断面冷却比较均匀,可以预计,相应的热应力和热变形也比较小;应用适当压力的氮气能够实现淬透性比较好的9SiCr合金刃具钢的淬火处理。

关键词:9SiCr合金刃具钢;气体淬火;温度;相变中图分类号:T G156.31 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2004)04 0014 04近二十多年以来,随着现代材料技术的不断发展,为了找到对高速钢、模具钢、合金钢等材料进行淬火处理的最佳途径,国外于20世纪70年代初期开始研制高压气体淬火设备进行高压气体淬火技术的研究,在油淬火和压力低于105Pa气体淬火取得一定经验的基础上,引进了压力大于105Pa的气体淬火技术。

该技术很快受到世界范围热处理界的关注。

目前国外用于高压气体淬火时的气体压力已高达2 106Pa以上。

气体淬火是一种现代的有效材料加工工艺。

金属及合金高压气体淬火技术具有高冷却速度,生产效率高、成本低(比盐浴炉低50%),无环境污染,改善淬火工作环境,易于控制淬火工艺参数;金属及合金工件经高压气体淬火技术淬火处理后,表面不氧化,不增碳,淬火均匀性好,工件变形小,工件内外温差小,工件内外热应力小等优点[1]。

通过对9SiCr合金刃具钢在清水、锭子油和高压气体等淬火介质中淬火对比实验,研究了9SiCr 合金刃具钢在不同介质淬火工艺处理后的性能。

研究结果表明,水淬火时试件表面与中心的冷却曲线温差较大,锭子油次之,高压气体较小。

试件高压气体淬火时,内部温差小,内部冷却比较均匀,可以预计,相应的热应力和热变形也比较小;应用较小压力的氮气能够实现淬透性比较好的9SiCr合金钢的高压氮气淬火处理。

第15卷第12期精密成形工程2023年12月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING165球化退火后的深冷处理对9SiCr钢强韧性的影响曹衡，王宇，徐军航，温秋林，高云保，赵岭，娄延春*（高端装备铸造技术全国重点实验室，沈阳 110022）摘要：目的针对9SiCr钢加热脱碳倾向大、加工性较差的问题，研究能够提高9SiCr钢的强韧度与耐磨性的热处理工艺。

方法设计一种球化退火后进行深冷处理的新热处理工艺路线来实现对9SiCr钢强度与耐磨性的改良。

对比9SiCr钢的等温球化退火与循环球化退火后的组织与性能，确定最适合的球化退火工艺；对退火后的9SiCr钢进行淬火，之后按照淬火后是否进行深冷处理、深冷处理前是否进行预回火进行分组对照试验。

结果对于热轧态9SiCr钢，800~750 ℃往复循环球化退火的强化效果优于各温度下等温球化退火的强化效果；深冷处理12 h后，9SiCr钢循环退火组织中的马氏体基体析出了大量超微细碳化物，增强了9SiCr 钢的耐磨性与刚性。

并且，进行深冷处理前在160 ℃（9SiCr钢M s点附近）下保温1 h可以增大碳化物的形核率，之后再进行深冷工艺，可以进一步促进碳化物析出，有利于改善9SiCr钢的退火组织，增强材料强度与韧性。

结论循环球化退火后预回火并进行深冷处理可以显著提高9SiCr钢的强韧性与耐磨性。

关键词：9SiCr钢；热处理；球化退火；深冷处理；预回火DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.12.019中图分类号：TG156 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2023)12-0165-08Influence of Deep Cryogenic Treatment on Strength and Toughness of9SiCr Steel after Spheroidizing AnnealingCAO Heng, WANG Yu, XU Jun-hang, WEN Qiu-lin, GAO Yun-bao, ZHAO Ling, LOU Yan-chun*(National Key Laboratory of Advanced Casting Technologies, Shenyang 110022, China)ABSTRACT: The work aim t o study the heat treatment process that can improve the strength, toughness and wear resistance of 9SiCr steel, to deal with the large tendency of decarburization during heating and the poor machinability of 9SiCr steel. A new heat treatment process route of spheroidizing annealing followed by deep cryogenic treatment was designed to improve the strength and wear resistance of 9SiCr steel. Firstly, the microstructure and properties of 9SiCr steel after isothermal spheroidizi-ng annealing and cyclic spheroidizing annealing under different parameters were compared to determine the most suitable spheroidizing annealing process. Then, the 9SiCr steel after annealing was quenched, and then divided into groups for contras-tive experiments according to whether deep cryogenic treatment was carried out after quenching and whether pre-tempering was carried out before deep cryogenic treatment. For hot-rolled 9SiCr steel, the strengthening effect of cyclic spheroidizing anneal-ing between 800 ℃ and 750 ℃was better than that of isothermal spheroidizing annealing at each temperature; deep cryogenic treatment for 12 hours made a large amount of ultra-fine carbides precipitate from martensite matrix in the cyclic annealed收稿日期：2023-09-04Received：2023-09-04基金项目：辽宁省“兴辽英才计划”（XLYC2008036）Fund：Liaoning Province “XingLiaoYingCai Plan” Project (XLYC2008036)引文格式：曹衡, 王宇, 徐军航, 等. 球化退火后的深冷处理对9SiCr钢强韧性的影响[J]. 精密成形工程, 2023, 15(12): 165-172. CAO Heng, WANG Yu, XU Jun-hang, et al. Influence of Deep Cryogenic Treatment on Strength and Toughness of 9SiCr Steel after Spheroidizing Annealing[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2023, 15(12): 165-172.*通信作者（Corresponding author）166精 密 成 形 工 程 2023年12月structure of 9SiCr steel, which increased the wear resistance and rigidity of 9SiCr steel. Moreover, preheating at 160 ℃ (near point M s of 9SiCr steel) for 1 hour before deep cryogenic treatment could increase the nucleation rate of carbides. After that, deep cryogenic treatment could further promote carbide precipitation, which was beneficial to improve the annealed structure of 9SiCr steel and increase its strength and toughness. Pre-tempering after cyclic spheroidizing annealing followed by deep cryo-genic treatment can significantly improve the strength and toughness as well as wear resistance of 9SiCr steel. KEY WORDS: 9SiCr steel; h eat t reatment; spheroidizing annealing; deep cryogenic treatment; pre-tempering深冷处理[1]是指以液氮为制冷剂，在低于−130 ℃的温度下对工件进行处理的方法。

机械工程材料实验报告一.任务书分析1.圆板牙的服役条件及可能的失效形式1.1用圆片板牙加工螺纹时，呈半切削半挤压状态。

板牙的内径和中径为切削部板牙分，尤其是板牙内径要承受较大的切削力，因此必须具有一定的强度和切削能力。

考虑到板牙切削出的螺钉与螺孔配合时应有一定的间隙，并考虑到磨损量，故设计板牙时，应使内径和中径小于螺纹内径、中径的标称尺寸1.2. 1疲劳断裂的分析疲劳断裂是机械零件在循环应力作用下，将会出现的疲劳断裂。

所有机械零件在工作过程中的实效疲劳断裂与断裂失效的50%~90%时，疲劳断裂一般会发生突然，危害性大，疲劳断裂是发生在零件的局部应力区，某些晶粒在变力作用下形成微裂纹，随着循环数增加，裂纹继续扩展，导致最终疲劳断裂。

针对疲劳断裂的特点，可以采用各种强化方法来提高零件的抗疲劳能力。

1.2.2 磨损失效的分析磨损是相互接触的零件间存在滑动时，接触表面会因发生摩擦损坏而引起形状变化的现象，它是一种可以看到的，渐发生的破坏形式。

主要有磨粒磨损和黏着磨损。

磨粒磨损是由于相对运动的物体接触时，滑动表面高低不平，凸出的硬质点将轴的接触面刨出沟槽或划伤而产生的破坏。

常见的磨粒磨损有：与切削、磨削加工类似的和有高强度、高硬度的磨粒进入两个接触面间的沟槽。

黏着磨损是在两个相对运动的物体直接接触中，由于接触应力很高而引起塑性变形，导致物体接触，温度升高并发生黏着、焊合现象，分离时黏合处撕开，从而将小块料撕去，造成表面损伤。

提高耐磨性，一是要材料有高硬度，若材料中存在耐磨硬颗粒，更有利。

二是材料具有小的摩擦系数，降低配对材料间的原子结合力，此外，改善润滑条件，细化表面粗糙度，使机械零件保持清洁等，均有利于减少摩擦磨损。

1.2.3 变形失效的分析变形失效主要有弹性和塑性变形失效。

弹性变形失效是零件过量弹性变形产生的失效。

主要是指失去弹性的能力，属于功能失效。

引起弹性变形的原因零件刚度不够，除结构因素外，还取决与材料的弹性模量，因此，要预防弹性变形失效，因选择弹性模量高的材料来制作零件。

9SiCr钢的热处理工艺与组织性能之间的关系摘要：试验通过将9SiCr试件进行不同的热处理工艺，比较处理后得到组织的性能。

首先取6个9SiCr试件，分别进行正火、退火、淬火处理；并将其中三个淬火件在不同温度下（150℃、450℃、550℃）进行回火处理。

逐个对处理后的试件进行硬度测量，并对硬度值进行比较分析。

打磨剖光后观察显微组织，对比分析不同热处理方式对材料组织性能的影响。

9SiCr钢在900℃加热温度下正火，得到珠光体组织；在800℃下进行退火处理得到珠光体组织硬度下降塑性韧性增强；在850℃下进行淬火处理得到板条马氏体，具有较高的硬度和较好的韧性；淬火后的试件在150℃下进行回火处理，得到回火马氏体，部分消除了淬火钢的内应力，增加韧性，同时仍保持钢的高硬度；在450℃下进行回火处理，得到回火屈氏体，为铁素体与粒状渗碳体组成的极细混合物，具有很好的弹性和一定的韧性；在550℃下进行回火处理，得到回火索氏体，为铁素体与较粗的粒状渗碳体所组成的机械混合物，具有良好的综合机械性能。

关键词：9SiCr钢正火退火淬火回火马氏体The influence of different heat treating fashion on organization and properties of 9SiCr steelAbstract: The experiment is contrast the function after the different heat treating to the 9SiCr .In the first place, prepare six 9SiCr samples,normalization、annealing and quench, then take three of the quenching samples heat in different temperature. Measure the hardness of the samples, and then contrastive analysis. Observe the organizations after polish, contrastive and analysis the influence by different heat treatment. 9SiCr steel normalizating under 900℃,get the pearlite. Annealing under 800℃,get the pearlite, the hardness descend and the plasticity and tenacity heighten. Quenching under 850℃,get martensite ,high hardness and highe tenacity.Backfire the quenching samples under 150℃,get martensite,partly eliminate the internal stress, increase the tenacity and keep the steel’s high hardness. Backfire under 450℃,get tempered troostite,high elasticity and tencity. Backfire under 550℃,get sorbite have fine machinery function.Key word:9SiCr steel normalization annealing quench backfire marrensite目录第一章．绪论 (5)1.1 9SiCr钢概况 (5)1.1.1 9SiCr钢的组织特点及其合金元素对钢的作用 (5)1.1.2 9SiCr 钢的性能特点及其热处理工艺 (6)第二章．实验过程 (8)2.1 原材料及设备 (8)2.2 实验过程 (8)第三章实验结果及分析 (9)3.1组织分析..................................... (9)3.2硬度分析.......................... . (13)第四章结论 (14)参考文献 (15)第一章绪论1.1 9SiCr钢概况9SiCr钢比铬钢具有更高的淬透性和淬硬性，并且具有较高的回火稳定性。

合金工具钢
特性和应用牌号和化学成分力学性能
合金工具钢的特性和应用
合金工具钢的牌号和化学成分
注：
1．所有牌号钢材的硫和磷含量不大于0.030%。

2．钢中残余铜含量应不大于0.030%。

镍不作为合金化学元素时，残余含量应不大于0.25%。

5CrNiMo 钢经供需双方同意，允许钒含量小于0.20%。

3．上述含量皆指质量分数。

TOP
合金工具钢的力学性能
注：
1．钢材以退火状态交货，对7Mnl5Cr2A13V2WMo和3Cr2Mo钢可以热轧状态交货。

2．根据需方要求，经双方协议，制造螺纹刀具有退火状态交货的9SiCr钢材，其布氏硬度为187—229HBS。

热作模具钢不检验试样淬火硬度。

3．截面尺寸小于5mm的钢材不作硬度检验。

根据需方要求可作拉力或其他检验，指标按双方协议。

①表示820°C预热，1000°C(盐浴)或1010°C(炉控气氛)加热，保温10～20min，空冷，200°C回火。

②表示790°C预热，940°C(盐浴)或950°C(炉控气氛)加热，保温5～15min，空冷，200°C回火。

③表示790°C预热，1010°C(盐浴)或1020°C(炉控气氛)加热，保温5～15min，空冷，550°C回火。

④表示790°C预热，1000°C (盐浴)或1010°C(炉控气氛)加热，保温5～15min，空冷，550℃回火。

沈阳航空航天大学材料科学与工程学院(综合实验研究一)课题题目:T8，9SiCr钢的淬透性与淬硬性分析班级94110102学号2009041101048姓名张文龙指导教师李壮2012年10 月18日沈阳航空航天大学材料科学与工程学院本科生（综合实验研究一）任务书专业金属材料工程班级94110102 学号2009041101048 姓名张文龙题目T8，9SiCr钢的淬透性与淬硬性分析时间2012年9月3日-2012年10月18日课题内容及要求实验原理：利用T8, 9SiCr钢的淬透性与淬硬性不同，进行实验分析。

对T8, 9SiCr钢采用正常温度淬火，分析、比较其淬透性与淬硬性。

实验设备：MP-2B型号的研磨抛光机，GX71金相显微镜，显微硬度计，SX1-5-10箱式电阻炉。

主要工艺参数：根据学过的热处理原理与工艺知识，自己制订工艺参数。

测试分析：金相组织观察，洛氏硬度、显微硬度测试。

具体要求：①制订热处理工艺（选择正常淬火加热温度）；②对其洛氏硬度进行比较分析；③对其组织进行分析；④论述其在生产中的应用；⑤完成论文（5000字左右）。

主要参考资料[1]王晓敏.工程材料学[M], 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2000[2]夏立芳.金属热处理工艺学[M], 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1998[3]刘云旭.金属热处理原理[M],机械工业出版社，1981[4]安运铮.热处理工艺学[M],机械工业出版社，1982[5]胡光立.钢的热处理[M],西北工业大学出版社，1996[6]胡庚祥.材料科学基础[M],上海：上海交通大学，2000[7]鸿年.现代热处理手册[M],化学工业出版社，2010[8]刘增沛.热处理工艺学[M],科学普及出版社，1984[9]马鹏飞.热处理技术[M],化学工业出版社，2009指导教师李壮日期2012年10月18日T8、9SiCr钢的淬透性与淬硬性分析摘要：淬硬性[1]是指钢在正常淬火条件下，所能达到的最高硬度。

解释牌号含义9sicr -回复牌号9SiCr是一种特殊的钢材牌号，它的命名包含了一些特定的信息和含义。

本文将分步骤解释牌号9SiCr的含义，并探讨该材料的特性、应用以及相关的工业领域。

下面将逐步回答。

第一步：牌号的前缀9在钢材的牌号中，前缀通常表示该材料的主要合金元素。

在9SiCr这个牌号中，前缀9可能代表的是铬（Cr）元素的存在。

铬是一种常见的合金元素，它能够提高钢材的耐腐蚀性和硬度，同时也有助于抑制钢材的氧化和腐蚀。

第二步：元素Si的含义在9SiCr中，元素Si代表硅。

硅是钢材中的一个常见合金元素，它能够提高钢材的硬度和强度。

此外，硅还能够增加钢材的耐磨性和耐蚀性。

第三步：元素Cr的含义9SiCr中的元素Cr代表铬。

铬是一种重要的合金元素，能够显著提高钢材的耐腐蚀性和硬度。

铬还具有耐高温和强度的特性，因此在许多高温工作环境中广泛应用。

第四步：元素Cr与弹簧钢的关系9SiCr是一种弹簧钢的牌号。

弹簧钢是一种专门用于制造弹簧的钢材，它要求具有高度的弹性和耐磨性。

铬元素的加入能够显著提高弹簧钢的硬度和强度，使其具有更好的回弹性能和耐用性。

此外，硅元素的存在也有助于增加钢材的硬度和强度，提高弹簧的使用寿命。

第五步：应用领域和特性9SiCr弹簧钢具有优异的力学性能和高度的耐磨性，因而广泛应用于许多不同的工业领域。

下面列举了一些可能的应用领域：1. 汽车工业：9SiCr弹簧钢常用于汽车悬挂系统中的弹簧，能够提供稳定的行车性能和舒适的乘坐体验。

2. 工程机械：9SiCr弹簧钢可用于制造各种工程机械中的弹簧元件，如振动器、履带、叉车等。

3. 铁路交通：9SiCr弹簧钢可用于制造铁路车辆中的弹簧组件，如悬挂弹簧、刹车弹簧等，以提供良好的减震性能和安全性。

4. 农业机械：9SiCr弹簧钢可用于农业机械中的弹簧元件，如耕种机械、播种机械、拖拉机等。

5. 工具制造：9SiCr弹簧钢可用于制造各种工具中的弹簧元件，如剪刀、扳手、螺丝刀等。

机械基础名词解释9SiCr9SiCr钢是低合金刃具用钢，但也常常制作冷作模具零件，效果很好。

它比铬钢（Cr2或9Cr2）有更高的淬透性和淬硬性并且有较高的回火稳定性。

适合分级淬火或等温淬火。

该钢最早引自前苏联的9XC，过去曾称作9CrSi钢。

成分和性能与9XC完全一样。

在我国已有很长的应用历史。

外国同类钢号仅有德国的90CrSi5瑞典的2092和SR1855，DF-1。

其他国家未见有相似钢号。

该钢可作多种形状复杂，变形要求小的冷作模具零件。

基本信息交货状态：热轧、冷轧。

一般退火状态交货。

交货规格：热轧2.5~50MM（板），冷轧1.5~2.5MM（带）。

参考牌号德国DIN标准材料编号1.2067、德国DIN标准牌号100Cr6、中国GB 标准牌号9SiCr、英国BS标准牌号BL3、法国AFN0R标准牌号Y100C6、西班牙UNE标准牌号100Cr6、美国AISI/SAE标准牌号L3、俄罗斯r0CT 标准牌号9XC、瑞典SS标准牌号2092。

物理特性高碳合金工具钢，韧性较好，具有较好的回火稳定性，热处理时变形小。

该钢中碳化物分布均匀，不易析出碳化物网，并易于正火消除，通过正火可以消除网状以及粗片碳化物组织。

但是抗压强度和耐磨性不足，加工性较差。

该钢的表面残余含碳量为0.6%—0.7%的脱碳层时，由于碳化物的减少使得表面层的过热敏感性增大。

经正常加热淬火以后表面硬度仍可以达到60-62HRC，但其抗弯强度却下降40%—50%。

表面层晶粒度达到7级，心部为10级。

该钢锻造性能良好，由于易脱碳，需要在中性气氛或者保护气氛炉中加热。

施以锻热调质处理，可以获得细密的回火索氏体组织，简化工艺，省时节电，既有良好的切削加工性能，又有理想的余热处理组织。

鞍钢9SiCr高碳高合金过共析钢生产实践张吉富;杨玉;刘祥;何士国【摘要】对鞍钢高碳合金工具钢的生产实践进行介绍,针对高碳过共析钢强度高,脆性大,铸坯易开裂等问题,绘制了热塑性曲线,制定了合理的冶炼和轧制工艺参数.对开发的高碳合金工具钢铸坯进行了低倍检验和偏析评价,对钢板进行了化学成分、显微组织、力学性能及热处理性能评价.结果表明,各技术指标完全满足相应国家标准要求,热处理后HRC硬度可达62以上,满足客户要求.%The production practice of high carbon and high alloy tool steel in Ansteel was introduced. In consideration of the problem that the strength of the high-carbon hypereutectoid steel was too high and its brittleness was too high and the casting blank for the hypereutectoid steel was apt to crack, the thermoplastic curves were drawn and the suitable technological parameters for both smelting and rolling were formulated. The macroscopic examination and segregation evaluation of the casting blanks for the developed high carbon and high alloyed tool steels were carried out while the chemical compositions, microstructures, mechanical properties and heat treatment performance of the steel sheets produced by these casting blanks were analyzed and evaluated. The results showed that the technical indicators completely met the requirements specified in the corresponding national stan-dards and the HRC hardness of the steel sheets after heat treatment could be above 62 , which could meet the requirements asked by customers.【期刊名称】《鞍钢技术》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】5页(P66-70)【关键词】高碳合金钢;热塑性;显微组织;力学性能【作者】张吉富;杨玉;刘祥;何士国【作者单位】鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司,辽宁营口115007;鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山 114009;鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山 114009;鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司,辽宁营口115007【正文语种】中文【中图分类】TG3359SiCr是典型的高碳高合金工具钢，由于碳、硅和铬含量高，该钢的淬透性、淬硬性以及回火稳定性好，常用于制造形状复杂、变形要求小、耐磨性高的低速切削刃具、冷作模具等。

合金工具钢9SiCr的球化组织分析杨雪春【摘要】对合金工具钢9SiCr进行球化退火处理,研究热处理加热温度和保温时间对合金显微组织的影响;通过对退火后的显微组织的观察和分析,确定合格球化退火组织,制定合理的球化退火工艺:热处理加热温度800~810℃,保温时间6~7h,得到满足合金性能要求的球化退火组织:细粒状珠光体及均匀弥散分布的球状碳化物颗粒.【期刊名称】《通化师范学院学报》【年(卷),期】2017(038)010【总页数】4页(P55-58)【关键词】9SiCr钢;热处理;显微组织;球化退火【作者】杨雪春【作者单位】黎明职业大学机电工程学院福建泉州362000【正文语种】中文【中图分类】TG161合金工具钢按用途可分为量具钢、刃具钢、耐冲击工具钢及冷热模具钢等，9SiCr 是常用的量具刃具钢，性能特点是淬透性、淬硬性较高，回火稳定性比较好，淬火变形小，主要用于制造刃具如丝锥、铰刀、板牙等形状复杂、变形小、耐磨性高、低速切削的工具［1-4］.9SiCr经锻造后的组织是珠光体和渗碳体，组织形态是片层状的珠光体和网状的渗碳体，这样的组织硬而脆，进一步切削加工很难，在锻造后进行球化退火，球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温并缓慢冷却，使钢中碳化物球状化并弥散分布于铁素体基体上形成球状珠光体组织.9SiCr钢中的碳化物球化、均匀分布，对提高钢的强韧性、抗疲劳断裂和耐磨性，降低硬度，改善加工性能有重要作用［5］.本文对9SiCr球化退火后的组织进行分析，确定合理的球化退火工艺，提高9SiCr 的使用性能.其化学成分如表1所示：本试验所用材料为球化退火状态的9SiCr钢棒，其直径为70mm，经砂轮机切割成长为20mm的圆柱形试样，用金相显微镜观察材料的显微组织.9SiCr球化退火工艺如图1：球化退火采用江苏恒力炉业有限公司生产的型号为RZ-160/320-8罩式退火炉，要求装炉时每层料必须平整，不允许出现高低不平的现象；退火后的试样用NEOPHOT-2型金相显微镜观察球化组织.试验对12批的9SiCr试样采用图1球化退火工艺进行球化退火，球化退火后取试样经金相显微镜观察得到球化退火后的显微组织；其显微组织主要由珠光体和碳化物组成，不同试样内的珠光体和碳化物组织特征不同，有粒状珠光体、片状珠光体，碳化物的形态特点：碳化物是小颗粒的基体露出较少，碳化物颗粒粗大的基体露出较多，碳化物分布也不均匀，有的试样组织的球化率小于70%；其中个别试样的显微组织是粒状珠光体，碳化物分布均匀.碳化物细化是工具钢强韧化的重要途径之一.工具钢的耐磨性、硬度、强度、塑性、韧性、疲劳强度等性能都与其碳化物的形态、大小以及分布有关［6］.根据不同球化组织特点，结合生产实际，确定一套球化退火后组织评级图（图2～9）：各级组织特征如下：＜1级：细小的碳化物颗粒和片状珠光体；1级：细小的碳化物颗粒和＜30%片状珠光体；2级：细小的碳化物颗粒和＜10%片状珠光体；3级：比较均匀的细粒状珠光体；4级：不均匀粗粒状碳化物和＜10%片状珠光体；5级：不均匀粗粒状碳化物和＜30%片状珠光体；6级：不均匀粗粒状碳化物和片状、粗片状珠光体.9SiCr球化退火后的组织按珠光体和碳化物的形态分6个等级［7］，1～5级为合格，＜1级和6级为不合格.针对12批次的9SiCr球化退火后的组织进行检验，有2批次合格，10批次不合格.不合格试样的组织特征如表2.球化退火的组织球化效果受多种因素影响，球化退火工艺中的加热温度对奥氏体球化起决定性作用，球化退火的保温时间对碳化物溶解及奥氏体的均匀化有促进作用，9SiCr的原始组织、冷却速度也对球化效果有一定的影响.奥氏体化温度低或保温时间短，原始组织中的片状珠光体破碎不完全，奥氏体化后碳化物溶解度降低，存在未溶的片状珠光体，球化效果不好.奥氏体化温度高或保温时间过长，碳化物溶解度比较好，分布比较均匀，但在冷却过程中，非自发形核中心少，一部分奥氏体将形成片状珠光体，最终组织是球状与粗片状珠光体的混合物，高温下晶粒继续长大成粗大的晶粒，这样的组织对材料的性能产生不利影响［8］.球化退火要得到好的球化效果，必须保证材料有合格的原始组织，确定合理的加热温度、保温时间及冷却速度，制定出正确的热处理工艺.通过试验的12批次的9SiCr球化组织合格率仅达16.7%，不合格的多数为＜1级，少数为6级；针对不合格试样的组织进行分析，为了改善球化组织，制定新的球化退火工艺.图1中9SiCr的退火加热温度为770～780℃，保温时间10h，而9SiCr的奥氏体化温度为770℃，图1工艺中的退火温度略高于奥氏体化温度，在热处理加热过程中，只有部分片状珠光体组织发生熔断，碳化物部分溶解，在冷却过程中球化是通过非自发形核完成，碳化物由于破碎的不完全，不是弥散分布的，这些都是因为奥氏体化阶段的温度较低所致.为了改善球化组织，在退火炉内进行试验，新的球化退火工艺是在原工艺基础上提高了加热温度，保温时间相对缩短，热处理工艺如图10.对球化组织不合格的试样进行一次、二次重新热处理，组织合格率如表3：在9SiCr的球化退火中，原始组织的片状珠光体越细小，碳化物由片状转为粒状的倾向性越大，组织球化率越高，在奥氏体化加热过程中，细片状珠光体中的碳化物溶解加快，在一定的加热温度和保温时间比较短的情况下也能溶解并球化.从改进前后的球化退火工艺曲线和最后得到的组织来看，改进后的奥氏体化温度比改进前的温度高30℃，改进后的保温时间比改进前缩短3～4h，采用改进后的热处理工艺对4批次9SiCr进行球化退火，结果见表4.表4为采用改进后的球化退火工艺试验的4批试样的组织级别，分别为2～5级，全部为合格.得到的显微组织为球状珠光体，碳化物均匀弥散地析出并呈球状.球化退火工艺中，加热使材料组织中的珠光体转变为奥氏体，碳化物只是部分溶解，溶入奥氏体的碳化物在碳化物原来位置上碳浓度高，使奥氏体的碳浓度不均匀；奥氏体中存在大量未溶解的碳化物，未溶解的碳化物在随后的保温过程中自发地趋于球状化，在冷却过程中作为形核的核心形成球状珠光体［9］.（1）9SiCr钢的球化退火温度在原工艺温度的基础上提高到800～810℃，保温时间缩短为6～7h，可以改善9SiCr钢的球化退火后的显微组织.（2）9SiCr钢球化退火后的显微组织：球状碳化物颗粒均匀弥散分布，均匀的细粒状珠光体.（3）缩短球化退火的保温时间，有利于提高生产率，降低生产成本.（4）细小碳化物颗粒的均匀弥散分布，使材料塑性提高，从而提高工具钢质量和使用寿命.【相关文献】［1］邓有忠.9SiCr钢件真空热处理的组织和性能研究［J］.热加工工艺，2013，42（10）：223-224.［2］马丽，张瑞雪，张锦.热处理对GI7CrMo5—5钢组织与性能的影响［J］.金属热处理，2014，39（11）：100-102.［3］张国栋，宋欣，谌铁强，等.回火温度对低碳贝氏体管线钢低温韧性和组织的影响［J］.金属热处理，2014，39（10）：108-112.［4］王保文，蔡继峰.热处理态72钢丝的组织和力学性能［J］.热加工工艺，2011，20（4）：158-163.［5］朱平.9SiCr钢线材冷拉断裂及预防［J］.热处理，2015（30）：45-47.［6］［苏］约.盖勒，等.工具钢［M］.北京：国防工业出版社，1982.［7］上海材料研究所，上海工具厂.工具钢金相图谱［M］.北京：机械工业出版社，1979.［8］王晓沛，王贞申.T10钢原始组织对球化退火组织的影响［J］.金属热处理，1996（12）：3-5.［9］王键安.金属学与热处理［M］.北京：机械工业出版社，1980.。

9sicr的热处理后的质量要求9SiCr的热处理后的质量要求包括以下几个方面：1.硬度要求：根据不同的用途和加工要求，9SiCr钢的硬度会有所不同。

通常，热处理后的硬度要求在HRC58-64的范围内。

2.组织结构：经过热处理后，9SiCr钢的组织结构应均匀，无明显缺陷和裂纹。

同时，钢的内部应无残余应力，以保证良好的机械性能和稳定性。

3.表面质量：热处理后的9SiCr钢表面应光滑、无氧化皮、锈蚀和其他杂质。

如果需要进行进一步加工，如抛光或研磨，则应达到相应的表面质量要求。

4.机械性能：热处理后的9SiCr钢应具有优良的机械性能，包括高强度、高耐磨性、高韧性等。

具体的机械性能要求应根据实际应用而定。

5.稳定性要求：热处理后的9SiCr钢应具有较好的抗腐蚀性和稳定性，能够满足各种工作环境下的长期使用要求。

需要注意的是，具体的热处理质量要求还应根据不同的生产厂家、工艺条件和应用要求而定。

在加工和使用过程中，应遵循相关的标准和规范，确保热处理质量和安全性能。

9SiCr是一种高碳合金工具钢，经过适当的热处理后，其硬度、耐磨性和韧性等机械性能得到显著提高。

以下是关于9SiCr热处理质量要求的更多细节：1.热处理工艺：9SiCr钢的热处理工艺包括淬火和回火两个主要步骤。

淬火是将钢加热到临界温度以上，使其完全奥氏体化，然后迅速冷却，使钢的内部组织转变为马氏体。

回火则是将淬火后的钢重新加热到低于临界温度的适当温度，以消除内应力、稳定组织和提高韧性。

2.温度控制：在热处理过程中，温度的控制至关重要。

淬火的温度过高可能导致钢的过烧或脱碳，温度过低则可能使钢的淬透性不足，导致淬火后硬度不足或出现其他问题。

回火的温度也应严格控制，以获得最佳的机械性能和稳定性。

3.时间控制：热处理的时间控制也是影响热处理质量的重要因素。

加热和冷却时间过长或过短都可能对钢的性能产生不利影响。

应根据具体的热处理工艺和要求，选择合适的时间参数。

4.冷却介质：淬火过程中使用的冷却介质也是影响热处理质量的重要因素。

4-1 在使用性能和工艺性能的要求上，工具钢和机器零件用钢有什么不同？工具钢使用性能：（1）硬度。

工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度。

工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。

（2) 耐磨性。

工具钢具有良好的耐磨性，即抵抗磨损的能力.工具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下，仍能保持其形状和尺寸不变.（3）强度和韧性. 工具钢具有一定的强度和韧性，使工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力，以保证工具的正常使用。

（4）其他性能。

由于各种工具的工作条件不同，工具用钢还具有一些其他性能，如模具用钢还应具有一定的高温力学性能、热疲劳性、导热性和耐磨腐蚀性能等。

工艺性能：（1）加工性。

工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能,才能保证工具的制造和使用。

钢的加工性取决于化学成分、组织的质量。

(2）淬火温度范围。

工具钢的淬火温度应足够宽，以减少过热的可能性.(3）淬硬性和淬透性. 淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能.淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬性越高.淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。

淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。

根据用于制造不同的工具，对这两种性能各有一定的要求.（4）脱碳敏感性. 工具表面发生脱碳，将使表面层硬度降低，因此要求工具钢的脱碳敏感性低。

在相同的加条件下，钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。

（5）热处理变形性. 工具在热处理时,要求其尺寸和外形稳定。

（6) 耐削性。

对很制造刀具和量具用钢。

要求具有良好的磨削性.钢的磨削性与其化学成分有关，特别是钒含量,如果钒质量分数不小于0。

50%则磨削性变坏。

机器零件用钢使用性能：（1）较高的疲劳强度和耐久强度.（2）高的屈服强、抗拉强度以及较高的断裂抗力。

（3）良好的耐磨性和接触疲劳强度。

（4）较高的韧性,以降低缺口敏感性。

9sicr钢的应用举例
9SiCr钢是一种高碳铬钢，具有优异的机械性能和热处理性能，广泛应用于各个领域。

以下是9SiCr钢的十个应用举例：
1. 弹簧制造：9SiCr钢具有良好的弹性和抗疲劳性能，因此被广泛用于制造弹簧，如汽车悬挂弹簧、工业机械弹簧等。

2. 刀具制造：9SiCr钢具有优异的硬度和切削性能，因此常用于制造刀具，如锯片、切割刀片等。

3. 轴承制造：9SiCr钢具有较高的强度和耐磨性，因此适用于制造轴承，如汽车发动机轴承、机械设备轴承等。

4. 弹簧板弹性元件：9SiCr钢具有良好的回弹性能，可用于制造弹簧板弹性元件，如汽车刹车片、离合器片等。

5. 锻造工具：9SiCr钢具有优良的可锻性和耐磨性，因此被广泛用于制造锻造工具，如锤头、模具等。

6. 销子制造：9SiCr钢具有良好的韧性和耐磨性，因此适用于制造销子，如汽车发动机活塞销、机械连接销等。

7. 弹簧钢丝：9SiCr钢可通过冷拔工艺制成弹簧钢丝，广泛应用于汽车、家电、机械等领域。

8. 弹簧带钢：9SiCr钢可通过热处理工艺制成弹簧带钢，用于制造
各种弹簧，如扭簧、拉簧等。

9. 高强度螺栓：9SiCr钢具有较高的强度和耐腐蚀性，适用于制造高强度螺栓，如桥梁、建筑等领域。

10. 汽车零部件：9SiCr钢广泛用于制造汽车零部件，如摩擦片、传动轴、齿轮等，以提高零部件的硬度和耐磨性。

总结起来，9SiCr钢作为一种高碳铬钢，在弹簧制造、刀具制造、轴承制造、弹簧板弹性元件、锻造工具、销子制造、弹簧钢丝、弹簧带钢、高强度螺栓和汽车零部件等领域都有广泛应用。

其优异的机械性能和热处理性能，使得9SiCr钢成为许多工业领域中不可或缺的材料之一。

第四章工具钢对各种材料进行加工，需要采用各种工具，主要是各种刃具与模具。

工具钢按用途分为刃具钢、模具钢及量具钢。

按成分可分为碳素工具钢，低合金工具钢，高合金工具钢（高速钢）。

刃具钢要求高硬度，高耐磨性，一定韧性和塑性，有时需热硬性。

如车刀，刨刀，铣刀，钻头，丝锥，锉刀，锯条。

常用钢种为T7~T12，Cr，Cr2，9Mn2V，CrWMn，W18Cr4V。

模具钢为两类：一类为热作模具钢，要求高温下的硬度的强度，抗热疲劳和良好的韧性。

如锤锻模，挤压模，压铸模。

常用钢种为T8~T12，MnSi，5CrW2Si，Cr12V，Cr12MoV。

另一类为冷作模具钢，要求具有高硬度，耐磨性和一定的韧性。

如冲切模，冷镦模，搓丝模，拉丝，剪刀片。

常用钢种有5CrNiMo，3Cr2W8V。

量具钢要求高硬度，高耐磨和尺寸稳定性如量规，样板，卡尺。

工具钢要求的基本性能有：（1）使用性能，如强度，塑性，韧性，耐磨性，热硬性，热疲劳性能；（2）工艺性能，如淬透性，变形与开裂倾向，脱C敏感性，磨削性，切削加工性。

§4．1 碳素及低合金工具钢一、碳素工具钢1．成分：高C钢，0.65-1.35%2．组织：高C回火马氏体+细粒状K，HRC58-643．牌号：T7~T13高牌号者，硬度高，耐磨性好，但韧性较低；低牌号者，硬度较低，但韧性较好。

可选择不同场合具体运用。

4．热处理：球化退火（粒状P组织，便于切削加工）+淬火与低温回火球化退火采用等温球化退火工艺。

5．性能：成本低，冷热性能较好，热处理简单，应用范围较宽。

不足处：（1）淬透性低，盐水中淬火，变形开裂倾向大。

（2）组织稳定性差，热硬性低，工作温度小于200℃。

6．应用：制作工件尺寸较小、受热温度不高、形状简单、不受较大冲击的工具如低速切削的刃具和简单的冷冲模。

二、低合金工具钢加入M，如Si，Mn，Cr，W，Mo，V。

与碳素钢相比，具有淬透性高，耐磨性好，淬火变形少，回火稳定性好，切削速度也较高。

合金工具钢介绍能够使用于制造工具、切削刀具或模具的材料大致包括：高碳工具钢、合金工具钢、高速钢、工具用非铁硬质合金等。

除硬质合金之外，其它都是属于钢料，而在一般工具用钢中，以高碳工具钢的合金量少，价钱比较便宜，高合金量的工具钢或高速钢，价钱则较昂贵。

工具钢必须强韧、耐磨耗、且具有常温及高温硬度等特性，以其合金成份和构造用合金钢相较，则除了含碳量增加之外，Cr、Mo、Ni等仍然为基本元素(或是增加其含量)，另外必要时在添加耐高温的W、V及Co等。

工具钢是属于高级钢料，因此必须是由全静钢锭制造，同时要特别要求合金元素在熔炼过程中的均质化，以使后续锻造及热加工能得到良好的质量。

由于工具钢多需利用热处理以达到材料的最佳性质，因此尺寸要求精密的机件，必须先实施半加工成形(semifinished)，经热处理，再完成加工(finished)。

1、高碳工具钢高碳工具钢的成份为含碳量0.6%~1.5%，另外含有0.5%以下的Mn以提高其硬化能力。

高碳工具钢价格便宜，其机械性质主要是以含碳量多少来决定，由于一般淬火于水中，因此属于水硬性钢，其缺点则是硬化深度较浅，在高温时强度较差。

由于仅经淬火的麻田散铁组织太脆，耐磨性不佳，为了增加耐磨性，高碳工具钢在淬火前必须实施球化处理，淬火至室温之后，再加以150℃~200℃的低温回火，其结果可以得到球状雪明碳铁散布于低温回火麻田散铁，硬度够而且耐磨耗的组织。

高碳工具钢使用于刀具、工具或冲模，但因合金工具钢的发展，使用场合已较少。

2、合金工具钢高碳工具钢由于硬化能较差，因此必须以水淬急冷的方式得到较高的硬度，但因水淬容易变形和产生裂痕，因此高碳工具钢就有其使用上的限制，为了改善其硬化能并增进其硬度，因此加入如W、Cr、V、Mn、Ni等合金元素，而形成合金工具钢。

合金工具钢主要藉热处理所得到的麻田散铁组织保持工具钢必要的硬度，另外以合金元素与碳结合所形成的碳化物增加耐磨耗性。