Cr12MoV钢的介绍

Cr12MoV钢是广泛用于模具行业的冷作模具钢，具有高淬透性，截面为300~400mm2以下者可以完全淬透。在300~400℃时仍可保持良好硬度和耐磨性，因此可用来制造断面大、形状复杂、经受较大冲击负荷的各种模具和工具。

1.Cr12MoV钢的性能

Cr12MoV钢具有淬火变形小、淬透性好、耐磨性高等特点，被广泛地用于制造生产批量大、耐磨性要求高、热处理变形量要求小、形状复杂、负荷大的模具。

Cr12MoV钢是一种应用广泛的冷作模具莱氏体钢，组织中有大量共晶碳化物。为了碎化、细化共晶碳化物，把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度，一般在使用中都需要进行锻造和预先热处理，以减少碳化物的不均匀分布，为后续淬火、回火提供优良的原始组织。
A——过冷奥氏体；P——珠光体；B——贝氏体；M——马氏体；C——碳化物；Ms——马氏体开始转变点；

图1 Cr12MoV钢的过冷奥氏体等温转变曲线（TTT曲线）

Cr12MoV钢中的主要碳化物是（Cr、Fe）7C3型碳化物，其中溶有少量的Ti、Mo和V。这些碳化物在高温淬火时溶于奥氏体，增加钢的淬透性。高温回火后（500℃左右），又从马氏体中析出，产生二次硬化和增加回火稳定性，从而使钢具有高的硬度和耐磨性。此外，由于高温淬火加热后奥氏体中合金元素含量增多，使马氏体开始转变点Ms(见图1.1)大大下降，使得淬火组织中存在大量残余奥氏体，从而可以保证微小的体积变形。但这类钢中的碳化物不均匀性比较严重，尤其是含碳较高的Cr12钢，在Cr12基础上加入Mo、V，除了进一步提高钢的回火稳定性、增加淬透性以外，还能细化组织，改善韧性。

2 影响Cr12MoV 模具钢热处理效果的因素

由于Cr 12MoV 钢中含有大量碳化铬，是一种高碳高铬的莱氏体钢，在锻造退火状态下，其组织由索氏体状的珠光体和过剩的复合碳化物（Cr、Fe）7C3组成，当加热通过临界点时碳化物溶解于奥氏体内，淬火加热温度愈高，碳化物溶解愈多，奥氏体所含碳和铬就愈多，淬火后形成的马氏体合金度就愈高，因此模具硬度愈高，其耐磨性也愈好。但是，如果淬火温度太高，由于奥氏体晶粒长大及合金度的过饱和，在淬火冷却时除奥氏体被保留下来，还会导致从奥氏体中析出的碳化物沉积于晶界上，这不仅降低硬度，而且会使冲击韧性显著下降。分析表明: 随淬火温度的逐渐升高，有一极限硬度值出现,对冲模、冷挤模一般要求在常温下有较高的硬度,以保耐磨性能，然而冲击韧性对凸模而言更具有重要意义，所以模具热处理后应力求尽可能高的硬度和足够的冲击韧性。必须指出，模具寿命与材料碳化物的偏析程度有密切关系，由于Cr 12MoV 属高碳高铬莱氏体钢,钢水结晶时析出大量共晶碳化物极为稳定，常规热处理无法细化，即使经压延后，在较大规格钢材中，仍保留明显的带状或网状碳化物，对淬火变形、开裂、力学性能影响极大。此外，碳化物偏析严重，在碳和合金元素富集的区域，钢的溶点降低，易导致模具热处理时过热，并使碳和合金元素在奥氏体中溶解度减少，降低淬火后的硬度，且导致碳合金元素富集区与贫乏区之间产生大的组织应力，从而增大了模具热处理后的变形量。

3 Cr12MoV钢的常规热处理

Cr12MoV钢的组织和性能，其中包括硬度、强度、塑性、回火稳定性、淬火回火时的体积变形，与淬火温度关系极大，因为奥氏体的合金化程度

以及稳定性与淬火温度有关。当加热到Ac1温度（约810℃）以上时，原始组织索氏体和碳化物转变为奥氏体和碳化物，随着加热温度升高，合金碳化物继续向奥氏体中溶解，增加了奥氏体中C和Cr的浓度，因而得到较高的淬火硬度。淬火温度升高到1050℃时，硬度达到最大值。若淬火温度再升高，由于奥氏体中合金元素含量增多，使Ms点（见图1.1）下降，从而导致残余奥氏体量的增加，例如1100℃淬火，残余奥氏体达80%以上，硬度急剧下降。

Cr12MoV钢在980℃淬火（即低淬）加热时，碳化物的熔解少，基体的含碳量在0.5%左右，Cr在6%，钼只有0.5%，钒的碳化物熔解更少，分布在基体的碳化物量在15%左右，而残余奥氏体只有20%以下，淬火后的硬度HRC60～62。由于基体的含碳量低，淬火后的基体韧性高。但压缩屈服强度未达高水平，低淬火温度一般只能取低温(180-200℃)回火，适用于低负荷、高速度的冷冲模，低温回火后硬度HRC＞60，回火次数二次。 Cr12MoV钢采用中淬火温度（1025-1030℃）（即正常淬火）提高了基体的碳浓度，合金碳化物也进一步熔解，硬度达最高值，同时残留奥氏体量也上升到近40%。淬火硬度在HRC62-63左右。中淬火温度淬火后可以在180-200℃低温回火，获得最高的硬度和最佳的耐磨性，但韧性稍低，不能在重负荷的冷冲模中使用。在中淬火温度淬火后也可以在380-400℃回火，但硬度将下降到HRC58左右，可获得最佳的强韧性配合并明显提高冷锻模的断裂抗力，但耐磨性下降。

Cr12MoV钢超过1050℃以上温度淬火（即高淬）均属于高淬火温度淬火。随着淬火温度的升高，碳和合金元素及碳化物进一步熔入奥氏体，其碳和合金元素升高，奥氏体的稳定性升高，淬火后的残留奥氏体量也急剧上升到40-60%，甚至更高，由于残留奥氏体量增加，淬火硬度降低至HRC55左右。由于残留奥氏体增加和奥氏体稳定性增加，低温回火无法使奥氏体转变，只能用高温回火促使大量的奥氏体转变。提高其硬度（1150℃淬火，其淬火硬度可能降到HRC45-50以下）出现二次硬化现象。高温回火（520-540℃），一定要进行三次回火。另外，随着淬火温度的升高，钢中晶粒度迅速长大，1080℃晶粒度长至9级，1150℃甚至长至7-8级。淬火温度提高碳化物数量（体积分数）减少，所以韧性强度降低，耐磨性也有所降低，但红硬性提高。因此，只有要求高冲次，低负荷和红硬性时，才采用高淬高回工艺。高温回火后的硬度也可达到HRC62以上，应该指出，二次硬化的高温回火温度区向很窄，对Cr12MoV钢在520℃，对Cr12MoV在540℃，超出此温度区向（往往只有±5℃），硬度的波动较大。

综上所述：淬火温度升高，会导致残余奥氏体量增加，从而导致工件体积收缩，变形量较大；淬火温度越高，变形量越大。因此，正确选择淬火温度，残余奥氏体量可以部分甚至全部抵消淬火时引起马氏体转变所产生的尺寸增大，使变形量小甚至无变形，且达到适中的硬度。