模具论文 之 CrWMn钢的应用及热处理工艺简析.doc

CrWMn钢的应用及热处理工艺简析 概述：CrWMn钢具有高淬透性。由于钨形成碳化物，这种钢在淬火和低温回火后具有比铬钢和9SiCr钢更多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。此外，钨还有助于保存细小晶粒，从而使钢获得较好的韧性。所以由CrWMn钢制成的刃具，崩刃现象较少，并能较好地保持刀刃形状和尺寸。但是，钢对形成碳化物网比较敏感，这种网的存在，就使工具刃部有剥落的危险，从而使工具的使用寿命缩短，因此，有碳化物网的钢，必须根据其严重程度进行锻压和正火。这种钢用来制造在工作时切削刃口不剧烈变热的工具和淬火时要求不变形的量具和刃具，例如制作刀、长丝锥、长铰刀、专用铣刀、板牙和其他类型的专用工具，以及切削软的非金属材料的刀具。 关键词:CrWMn钢、热处理、马氏体、奥氏体、下贝氏体 力学性能：当采用800℃加热淬火时，在获得较高硬度（63HRC）的同时，还可以获得最高的抗弯强度和韧性。若继续提高淬火温度，硬度上升，但冲击韧性、抗弯强度降低。当大于850℃淬火后，硬度也开始下降，这与钢中残余奥氏体量的不断增加和奥氏体长大，片状马氏体变粗有关。CrWMn钢要获得的硬度大于60HRC，回火温度应不超过200~220℃，在此温度回火后，钢中残余奥氏体量也基本不变。在270℃以下回火时，抗弯强度及冲击韧性随回火温度升高而显著上升，但在250℃左右回火出现轻微的回火脆性，使冲击韧性稍有下降。等温淬火对提高 CrWMn钢的强韧性有显著效果，等温温度通常在260~280℃，等温淬火后获得下贝氏体组织，因此CrWMn钢等温淬火后比普通淬火的强韧性高，对于易产生断裂的模具可采用等温淬火。 工艺性能:CrWMn钢具有良好的锻造性能，锻造温度范围为1140~800℃，锻后空冷到650~800℃转入热灰中缓冷。该钢碳化物偏析比较严重，锻后缓冷易形成网状碳化物，尤其是大规格的钢材，为了避免碳化物分布不均，有时需要反复镦粗拔长。CrWMn钢锻后均需进行等温球化退火，退火工艺规范：加热温度790~830℃，等温温度700~720℃，退火后的组织比较均匀，退火后硬度255~207HBS。如果锻造质量不高，出现严重网状碳化物或粗大晶粒时，必须在球化退火之前进行一次正火，正火加热温度为930~950℃。 CrWMn钢淬透性较好，淬火变形小。在油中的临界淬透直径在30~50mm。直径40~50mm的钢件在低于200℃的硝盐中冷却即可淬透。 预先热处理 CrWMn钢的有关预先热处理曲线示于图1~图5， ????????? 图1 锻压后退火 ?图2锻压后等温退火 图3 高温回火 图4 正火 需要说明的是：（1）退火加热保温时间在全部炉料加热到退火温度后为1~2h，冷却；等温保温为3~4h；（2）高温回火用于消除冷变形加工硬化（如称为再结晶退火）；消除热处理前的切削加工内应力。对热处理后硬度过低的零 件在二次淬火以前亦先进行高温回火保温时间在全部炉料加热到温后为2~3h；（3）正火用于细化过热钢的晶粒和消除炭化物网；（4）当钢的退火硬度HB低于183时，调质处理用于提高切削加工表面光洁度。 图5调质处理 淬火 CrWMn钢推荐的淬火规范示于表1 ???? 表1 CrWMn钢推荐的淬火规范 　 　 /℃ 冷却 　 HRC） 　 　 /℃ 　 　 20℃ Ⅰ 820～840 油 20～40 至油温 空冷 63～65 Ⅱ 820～840 油 90～140 至150～200℃ 空冷 63～65 Ⅲ 830～850 熔融硝盐或碱 150～160 3～5min 空冷 62～64 回火 CrWMn钢推荐的回火规范示于表2 表2 CrWMn钢推荐的回火规范 方案 回火用途 加热温度/℃ 加热介质 硬度（HRC) 　 　 140~160 170~200 230~280 　 62~65 60~62 55~60 Ⅱ 消除应力、降低硬度 300~500 硝盐、碱、空气炉 ?/FONT 注：1. 高精度（1~2um）工作在粗磨加工后，应当进行再次回火（失效） 2. 高于200~250℃温度回火时，不用冷处理即可同时保证产品尺寸的稳定。 参考文献：1，吴兆祥《模具材料及表面处理》 2，葛正浩 赵雪妮邓明