CN113046525A - Cr12MoV钢的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Cr12MoV钢的热处理工艺，属于热处理工艺领域。Cr12MoV钢的热处理工艺包括如下步骤：a.将Cr12MoV钢加热至990～1020℃淬火；b.将步骤a处理后的钢降温至‑(140～195)℃深冷处理；c.将步骤b处理后的钢加热至150～195℃回火。本发明热处理工艺有效减少了淬火和回火的次数以及缩短了时间，采用较低的淬火、回火温度配合较高温度的深冷处理提高了Cr12MoV钢的硬度、冲击韧性及耐磨性。本发明可有效解决现有Cr12MoV钢的热处理工艺工序过多、时间过长、成本较高的问题。

Description

Cr12MoV钢的热处理工艺
技术领域
本发明属于热处理工艺领域，涉及一种冷作模具钢的热处理工艺，具体涉及一种Cr12MoV钢的热处理工艺。
背景技术
目前，国内对于Cr12MoV钢的热处理工艺中，淬火温度基本控制在奥氏体化温度转变线以上，即850℃以上，为完全奥氏体化，通常将温度升至1000～1100℃后，再进行一次回火工艺；但由于该钢合金含量高，淬火后低温回火仍有大量的残余奥氏体存在，在使用过程中常因残余奥氏体转变为马氏体使体积膨胀而导致模具失效。
文献(李涛，王向杰.Cr12MoV模具钢的强韧化热处理工艺研究[J].铸造技术，2018，39(07):1565-1567.)研究了深冷后回火温度对Cr12MoV模具钢组织及性能的影响规律。结果表明，深冷后空冷处理，基体中存在大量残留奥氏体，马氏体组织粗大，力学性能及耐磨性能较低。深冷后回火处理，随着回火温度的提高，组织中残留奥氏体含量减少，马氏体细化，同时力学性能及耐磨性能提高。
文献(王伊卿，张实诚.用深冷处理消除Cr12MoV钢冲模热处理变形[J].金属热处理，1998(11):13-15.)研究了Cr12MoV钢冲模经不同工艺处理后的尺寸、冲击韧度和磨损速率，结果表明，Cr12MoV钢冲模热处理后的尺寸与残留奥氏体的量有关，深冷处理可控制Cr12MoV钢的尺寸，并可以提高Cr12MoV钢的冲击韧度、耐磨性能。
现有热处理工艺多为预热、保温、硝盐炉均温、淬火、空冷、回火等步骤，由于温度的选择不同需要进行多次淬火和回火的过程，而部分工艺会在淬火之后进行深冷处理或在回火之后进行深冷处理；目前需要深冷处理的热处理工艺过程中，淬火温度使用较多的为1030℃和1060℃，当淬火温度设定更低时，则多为分级淬火；深冷处理的温度控制大部分控制在-200℃左右，该环节会导致液氮的消耗量大大增加，对其成本控制及设备保护不利；最终回火环节的的温度大多控制在200～500℃，且需要1～2次回火工艺，长时间的热处理工艺对电阻炉的损害巨大，耗电量增加，不利于节约能源。
Cr12MoV冷作模具钢本身韧性相对较差，且模具生产工况条件苛刻，常受到较高的循环应力及冲击力作用，表面易发生磨损、裂纹等失效形式。因此，寻找一种工序简单、成本低廉的Cr12MoV钢热处理工艺来改进其组织与性能有着重要意义，工业应用价值较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有Cr12MoV钢的热处理工艺工序过多、时间过长、成本较高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：Cr12MoV钢的热处理工艺，包括如下步骤：
a.淬火：将Cr12MoV钢加热至990～1020℃，保温110～130min后浸入淬火剂中淬火；
b.深冷：将步骤a处理后的钢降温至-(140～195)℃，保温170～185min进行深冷处理；
c.回火：将步骤b处理后的钢加热至150～195℃，保温170～185min。
进一步的是，上述步骤a中，将Cr12MoV钢加热至995～1005℃，保温115～125min后浸入淬火剂中淬火。
进一步的是，上述步骤b中，将步骤a处理后的钢降温至-(145～160)℃，保温175～185min进行深冷处理。
进一步的是，上述步骤c中，将步骤b处理后的钢加热至160～170℃，保温175～185min。
更进一步的是，上述Cr12MoV钢的热处理工艺，包括如下步骤：
a.淬火：将Cr12MoV钢加热至1000℃，保温120min后浸入淬火剂中淬火；
b.深冷：将步骤a处理后的钢降温至-150℃，保温180min进行深冷处理；
c.回火：将步骤b处理后的钢加热至165℃，保温180min。
上述步骤a中，所述淬火剂为淬火油。
上述步骤b中，深冷处理采用的深冷介质为液氮。
本发明的有益效果是：碳化物的大小与含量的变化是影响钢力学性能的主要因素。弥散细小的碳化物有助于强化基体，而较大体积的碳化物，会增加钢脆性，降低强度。Cr12MoV钢经常规淬火后，奥氏体量较多，硬度、耐磨性不足，且易出现磨削裂纹，使模具提早破坏。本发明采用低温，即990～1020℃一次淬火后，先进行高温深冷处理，即-(140～195)℃，使奥氏体转变成马氏体，以及超细碳化物析出，同时使淬火马氏体出现了大量弥散的碳化物形核位置，为回火析出提供了条件。本发明选择低温回火，即150～195℃，当回火温度继续升高时，碳化物以细小、弥散状析出，其形态、大小及分布得到改善；同时马氏体的分解速度变慢，从而具有更高的回火稳定性，使钢的硬度、冲击韧性及耐磨性都得以提高。
本发明采用较低的淬火、回火温度配合较高温度的深冷处理能得到力学性能良好的Cr12MoV钢。本发明的方法有效减少了淬火和回火的次数以及缩短了时间，降低了加热设备的损耗，有效提高了设备的使用寿命，降低实验的危险系数；采用较高的深冷处理温度有效降低了液氮的使用量，控制了工艺成本，节约了能源。
附图说明
图1为实施例1热处理工艺后钢的表面形貌图。
图2为实施例2热处理工艺后钢的表面形貌图。
图3为对比例1热处理工艺后钢的表面形貌图。
图4为实施例1热处理工艺后钢磨损试验后的表层形貌图。
图5为实施例2热处理工艺后钢磨损试验后的表层形貌图。
图6为对比例1热处理工艺后钢磨损试验后的表层形貌图。
具体实施方式
本发明的技术方案，具体可以按照以下方式实施。
Cr12MoV钢的热处理工艺，包括如下步骤：
a.淬火：将Cr12MoV钢加热至990～1020℃，保温110～130min后浸入淬火剂中淬火；
b.深冷：将步骤a处理后的钢降温至-(140～195)℃，保温170～185min进行深冷处理；
c.回火：将步骤b处理后的钢加热至150～195℃，保温170～185min。
为了进一步提高性能，本发明技术方案可优选为，上述步骤a中，将Cr12MoV钢加热至995～1005℃，保温115～125min后浸入淬火剂中淬火。
为了控制成本，提高性能，本发明技术方案优选为，上述步骤b中，将步骤a处理后的钢降温至-(145～160)℃，保温175～185min进行深冷处理。
为了达到更好的热处理效果，更优选的是，上述步骤c中，将步骤b处理后的钢加热至160～170℃，保温175～185min。
为了精确保证实验效果，因此优选的是，上述Cr12MoV钢的热处理工艺，包括如下步骤：
a.淬火：将Cr12MoV钢加热至1000℃，保温120min后浸入淬火剂中淬火；
b.深冷：将步骤a处理后的钢降温至-150℃，保温180min进行深冷处理；
c.回火：将步骤b处理后的钢加热至165℃，保温180min。
为了达到最好的实验效果，保证产品质量，因此优选的是，上述步骤a中，所述淬火剂为淬火油；上述步骤b中，深冷处理采用的深冷介质为液氮。
下面通过实际的例子对本发明的技术方案和效果做进一步的说明。
实施例
本实施例提供了两组采用本发明方法热处理Cr12MoV钢的工艺，如实施例1和实施例2，具体实验过程包括如下步骤，具体控制参数如表1所示：
a.淬火：将Cr12MoV钢在加热炉中加热至990～1020℃，保温110～130min，无需回火，直接浸入淬火油中淬火；
b.深冷：将步骤a处理后的钢浸入液氮降温至-(140～195)℃，保温170～185min进行深冷处理；
c.回火：将步骤b处理后的钢加热至150～195℃，保温170～185min。
表1控制参数
淬火温度/℃ 淬火时间/min 深冷温度/℃ 深冷时间/min 回火温度/℃ 淬火时间/min
实施例1 1000 120 -150 180 165 180
实施例2 1010 120 -160 180 180 180
本实施例提供了一组采用普通方法热处理Cr12MoV钢的工艺，如对比例1，具体实验过程包括如下步骤：
a.淬火：将Cr12MoV钢在加热炉中加热至1030℃后100℃回火，直接侵入淬火油中淬火；
b.深冷：将步骤a处理后的钢浸入液氮降温至-160℃，保温120min进行深冷处理；
c.回火：将步骤b处理后的钢加热至500℃回火。
对实施例1、实施例2和对比例1进行表面形貌检测、磨损试验，测试结果如图所示。
图1、2和3分别为实施例1、2和对比例1热处理工艺后钢的表面形貌图，可以看出，经本发明热处理工艺处理后的钢中共晶碳化物尺寸与数量明显低于普通热处理工艺，且实施例1热处理工艺处理后的钢中共晶碳化物尺寸与数量低于实施例2，因此采用本发明工艺可以有效降低Cr12MoV钢组织中共晶碳化物尺寸与数量，对提高钢的使用稳定性有较大帮助。
图4、5和6分别为实施例1、2和对比例1热处理工艺后钢磨损试验后的表层形貌图，由图可知，经磨损试验后表面存在较大差异，经本发明热处理工艺处理后的钢试样表面磨损量较小，产生的坑洞尺寸较小、数量较少，且实施例1试样表面磨损量和坑洞的尺寸、数量均小于实施例2，因此采用本发明热处理工艺处理后的产品耐磨性有显著的提高。
对实施例1、实施例2和对比例1进行力学性能测试，测试结果如表2所示。
表2力学性能检测结果
Figure BDA0002970565010000041
从表2可以得知，采用本发明工艺处理后的Cr12MoV钢抗拉强度、硬度与普通热处理工艺相比都有了较为明显的提升，且实施例1的力学性能优于实施例2。
采用本发明热处理工艺可以提高钢的硬度、冲击韧性、耐磨性和力学性能，同时本发明工序步骤简单，容易操作，工艺成本低，并且降低了设备损耗，提高了设备使用寿命。

Claims (7)

1.Cr12MoV钢的热处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
a.淬火：将Cr12MoV钢加热至990～1020℃，保温110～130min后浸入淬火剂中淬火；
b.深冷：将步骤a处理后的钢降温至-(140～195)℃，保温170～185min进行深冷处理；
c.回火：将步骤b处理后的钢加热至150～195℃，保温170～185min。
2.根据权利要求1所述的Cr12MoV钢的热处理工艺，其特征在于：步骤a中，将Cr12MoV钢加热至995～1005℃，保温115～125min后浸入淬火剂中淬火。
3.根据权利要求1所述的Cr12MoV钢的热处理工艺，其特征在于：步骤b中，将步骤a处理后的钢降温至-145～-160℃，保温175～185min进行深冷处理。
4.根据权利要求1所述的Cr12MoV钢的热处理工艺，其特征在于：步骤c中，将步骤b处理后的钢加热至160～170℃，保温175～185min。
5.根据权利要求1所述的Cr12MoV钢的热处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
a.淬火：将Cr12MoV钢加热至1000℃，保温120min后浸入淬火剂中淬火；
b.深冷：将步骤a处理后的钢降温至-150℃，保温180min进行深冷处理；
c.回火：将步骤b处理后的钢加热至165℃，保温180min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的Cr12MoV钢的热处理工艺，其特征在于：步骤a中，所述淬火剂为淬火油。
7.根据权利要求1-5任一项所述的Cr12MoV钢的热处理工艺，其特征在于：步骤b中，深冷处理采用的深冷介质为液氮。
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