模具钢超低温处理工艺

防爆电机（ＥＸＰＬＯＳＩＯＮ—ＰＲＯＯＦ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＭＡＣＨＩＮＥ）　第４２１０卷０６（蒜ｉ塑期）　

浅析Ｃｒ１２ＭｏＶ模具钢热处理工艺　

黄金成李志新　

佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯（１５４００２）　关键词淬透性淬火温度回火　中图分类号ＴＭ３０５．１　文献标识码Ｂ文章编号１００８—７２８１（２００６）０５—００４６—０２　Ｓｉｍｐｌｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｈｅａｔ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　Ｃｒ１　２ＭＯＶ　Ｄｉｅ　Ｓｔｅｅｌ　

Ｈｕａｎｇ　Ｊｉｎｃｈｅｎｇ　ａｎｄ　Ｌｉ　Ｚｈｉｘｉｎ　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ　ｄｅｇｅｅ，ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ．　

Ｕ　引置　

在电机行业中，定、转子铁心大都由硅钢片叠　成，由于硅钢片含硅量较大，硬度高，模具冲裁时，　工作环境恶劣，磨损剧烈，模具材料消耗较大，而模　具钢价格较贵，直接影响电机成本。因此，如何提　高模具寿命，一直是模具工艺师研究的课题。影响　模具寿命的因素很多，主要包括模具结构、模具材　料、加工路线的安排以及热处理工艺的选择，其中　热处理工艺的合适与否，是最主要的因素之一。　

１　问题的提出　

目前电机行业最常用的模具材料为Ｃｒ１２和　Ｃｒ１２ＭｏＶ，其共同特点是化学成分中含高碳高铬，　组织中存在大量的碳化物，耐磨性好，淬火变形　小，具有良好的淬硬性和淬透性。二者相比，　Ｃｒ１２ＭｏＶ由于含碳量较低，碳化物分布不均匀情　况较Ｃｒｌ２有所改善，强度与韧性都比较好，所以，　目前在实际应用上大多采用Ｃｒｌ２ＭｏＶ。但由于　Ｃｒ１２ＭｏＶ淬火温度范围较窄，因此如何确定一套　实用有效的热处理工艺，是模具钢应用厂家亟需　解决的１司题。　

２解决方法　

在实际生产过程中，我们通过长期实践与摸　索，总结出一套Ｃｒ１２ＭｏＶ的热处理工艺。　２．１原材料的选择　由于Ｃｒｌ２ＭｏＶ组织中存在大量的共晶碳化　物、过共析碳化物和共析碳化物（在退火组织中　约占１５％～１７％，在淬火组织中约占１２％）。在　冶金过程中，由于共晶碳化物沿奥氏体晶界呈网　络状析出，颗粒粗大，在以后的轧制过程中碳化物　网和晶粒会不同程度被破碎，沿轧制方向不同程　度呈带状分布。一般情况下，轧压的变形量越大，　碳化物的破碎作用愈显著，所以钢厂提供的轧材　直径越小，碳化物的晶粒分布越均匀。大量实践　证明，Ｃｒ１２ＭｏＶ中碳化物形态是影响钢的机械性　能、工艺性能和实用性能的最重要因素之一。不　均匀的碳化物分布将导致机械性能的降低，模具　使用时容易产生折断、崩刃现象。不均匀的碳化　物分布还严重降低耐磨ｌ生，贫碳区将早期磨损，缩　短模具寿命。因此，对于钢厂提供的轧材，除小规　格可以直接用来制造小型模块之外，都应该改锻　以改善碳化物的分布情况。　２．２锻造工艺　（１）锻造。由于Ｃｒ１２ＭｏＶ锻造温度比较狭　窄，锻裂倾向较大，所以要注意控制加热温度、加　热速度以及始锻温度和终锻温度。一般打法是两　头轻中间重，即始锻（１　０５０～１　１００ｃ【＝）和终锻　（８５０～９００ｏＣ）要轻打，中１司在９５０～１　０００℃范围　内重打，这样既不至于锻裂，又有利于碳化物的破　碎。通过锻造可消除粗大的碳化物颗粒及网状和　带状分布，获得细小均匀的碳化物组织。（２）锻　

S136热处理工艺

钢种代码 美国名 瑞典名 子加工形式

S-136 420ESR STAVAX ESR 软性退火

S-136 420ESR STAVAX ESR 消除应力

S-136 420ESR STAVAX ESR 淬火处理

S-136 420ESR STAVAX ESR 冷却介质

S-136 420ESR STAVAX ESR 回火

S-136 420ESR STAVAX ESR 尺寸改变

S-136 420ESR STAVAX ESR 淬火时的尺寸改变

S-136 420ESR STAVAX ESR 回火过程中的尺寸改变

软 性 退 火

在保护状态下，加热至780℃，然后在炉中以每小时10℃的速度，冷却至650℃，接着再置于空气中冷却。

应 力 消 除

经过粗加工后，必须加热至650℃，均热2小时，缓慢冷却至500℃，然后置于空气中冷却

淬 火

预热温度：600－850℃

淬火温度（奥氏体化温度）：1020－1050℃

常用温度：1030℃

温度

℃ 保温时间

分钟 回火前硬度

HRC

1020 30 56±2

1050 30 56±2

保温时间＝当钢材的表面及中心达到一致的淬火温度后，才开始计算在炉中的保温时间。

淬火时必须保护，以避免脱碳及氧化。

冷 却 介 质

● 油

● 流动粒子炉或盐裕炉250－550℃分级淬火，然后冷却于高速空气中

● 高速气体/真空炉中具有足够正压的气体为求模具达到最适当的特性，在模具的变形程度可接受的条件下，冷速越快越好。于真空炉中热处理时推荐使用4－5bar的气压。 钢材冷却至50－70℃应立即回火。

硬度、晶粒大小、残余奥氏体数量于奥氏体化温度的关系图。

回 火

参照回火曲线图按所需硬度值选择回火温度。回火两次，每次回火后，必须冷却到室温，最低的回火温度为180℃（适用于小件）。保温时间至少两小时。

１３　柬工案捉术　工业技术　

新热处理工艺对９ＳｉＣｒ模具钢的作用　

杜景来　

（天津轻工职业技术学院。天津３００３５０）　

摘要：在制造模具的过程中，经常配合使用多种热处理工艺来改善９ＳｉＣｒ钢的微观组织和力学性能。例如在热处理的不同阶段，通过控制不　同的温度，来调节马氏体和碳化物的大小、形状、数量并口分布特点等，使钢件的硬度和耐磨性得到提高。与一般所使用的高低温热处理、退火、　淬火等热处理方式不同，本文采取的是一种新的热处理工艺，叫做真空热处理，来提高模具的冲击强度、耐磨性和使用寿命。　关键词：９ＳｉＣｒ；模具钢；热处理；深冷处理　

１　引言　

９ＳｉＣｒ钢是一种低合金刃具用钢，在国内的运用较为广泛，常用　

于冷作模具上，起到了很好的效果。与铬钢（Ｃｒ２或９Ｃｒ２）相比，　

９ＳｉＣｒ钢的淬透性和淬硬性都比较高，而且回火稳定性优良。该钢最　

早是由前苏联发现的，当时命名为９ＸＣ，也就是现在的９ＣｒＳｉ钢。成　分和性能与９ＸＣ完全一样。其它国家也有一些相似的牌号，例如德国　

有９０ＣｒＳｉ５牌号，瑞典有ＳＲ１８５５牌号等。传统的刃具钢制零件较多使　

用盐浴淬火、箱式电阻炉淬火或者保护气氛炉淬火等，但是使用真空　

热处理工艺，则有更加显著的优点。由于和普通电阻炉相比，真空热　

处理可以很好地控制加热和冷却速度，所以在加热过程中９ＳｉＣｒ模具　钢的氧化程度较小、脱碳较少、零件表面光泽性好，变形量小，由此　

提高了零件的韧性和使用寿命。　

２　９ＳｉＣｒ模具钢　

２．１　９ＳｉＣｒ的物理特性　

９ＳｉＣｒ模具钢主要的成份除了铁之外，一般有：碳、硅、锰、硫、　

磷、铬、镍、铜等，其添加的量一般不超过２％。该钢在提炼过程中，　碳化物分布均匀，不易析出碳化物颗粒。但是使用正火过程，就可以　

将析出的网状碳化物颗粒消除。由于９ＳｉＣｒ钢在锻造过程中容易脱碳，　

所以经常使用中性气氛或者惰性气体进行保护加热。９ＳｉＣｒ钢的密度　

为７．８０ｔ／ｍ　，软化温度为３２０℃，比铬钢具有更好的淬透性，如果使　用油淬，则淬透深度可达４０￣５０ｍｍ。而使用保温的方法则可消除在淬　

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新热处理工艺对9SiCr模具钢的作用

作者：杜景来

来源：《山东工业技术》2015年第14期

摘 要：在制造模具的过程中，经常配合使用多种热处理工艺来改善9SiCr钢的微观组织和力学性能。例如在热处理的不同阶段，通过控制不同的温度，来调节马氏体和碳化物的大小、形状、数量和分布特点等，使钢件的硬度和耐磨性得到提高。与一般所使用的高低温热处理、退火、淬火等热处理方式不同，本文采取的是一种新的热处理工艺，叫做真空热处理，来提高模具的冲击强度、耐磨性和使用寿命。

关键词：9SiCr；模具钢；热处理；深冷处理

1 引言

9SiCr钢是一种低合金刃具用钢，在国内的运用较为广泛，常用于冷作模具上，起到了很好的效果。与铬钢（Cr2或9Cr2）相比，9SiCr钢的淬透性和淬硬性都比较高，而且回火稳定性优良。该钢最早是由前苏联发现的，当时命名为9XC，也就是现在的9CrSi钢。成分和性能与9XC完全一样。其它国家也有一些相似的牌号，例如德国有90CrSi5牌号，瑞典有SR1855牌号等。传统的刃具钢制零件较多使用盐浴淬火、箱式电阻炉淬火或者保护气氛炉淬火等，但是使用真空热处理工艺，则有更加显著的优点。由于和普通电阻炉相比，真空热处理可以很好地控制加热和冷却速度，所以在加热过程中9SiCr模具钢的氧化程度较小、脱碳较少、零件表面光泽性好，变形量小，由此提高了零件的韧性和使用寿命。

2 9SiCr模具钢

2.1 9SiCr的物理特性

9SiCr模具钢主要的成份除了铁之外，一般有：碳、硅、锰、硫、磷、铬、镍、铜等，其添加的量一般不超过2%。该钢在提炼过程中，碳化物分布均匀，不易析出碳化物颗粒。但是使用正火过程，就可以将析出的网状碳化物颗粒消除。由于9SiCr钢在锻造过程中容易脱碳，所以经常使用中性气氛或者惰性气体进行保护加热。9SiCr钢的密度为7.80t/m3，软化温度为320℃，比铬钢具有更好的淬透性，如果使用油淬，则淬透深度可达40～50mm。而使用保温的方法则可消除在淬火过程中由于加热引起的氧化和脱碳等，还能修复不均匀的奥氏体，细化马氏体，使零件整体的组织强韧性提高。