減少或消除Cr12MoV鋼共晶碳化物分布不均勻?qū)δ＞邫C(jī)械性能和變形的不利影響需要鍛造原材料。如果沒(méi)有鍛造，很難簡(jiǎn)單地從熱處理中尋求改善碳化物分布不均勻性的不利影響。
一、Cr12MoV鋼的鍛造工藝
Cr12MoV鋼合理的鍛造工藝如下：
預(yù)熱溫度：750~850℃;
加熱溫度：1080~1120℃;
1050~1100℃;
850~900℃;
冷卻方式:緩冷(坑冷或砂冷)
Cr12MoV鋼材導(dǎo)熱性差，鍛造過(guò)程中加熱冷卻速度不宜過(guò)快，以免模具坯截面溫差過(guò)大開(kāi)裂。鍛造溫度應(yīng)嚴(yán)格控制。如果停鍛溫度過(guò)高，晶粒生長(zhǎng)粗化，碳化物聚集，鋼的力學(xué)性能可能會(huì)降低；如果停鍛溫度過(guò)低，由于鋼塑性差，應(yīng)力增大，容易導(dǎo)致坯料開(kāi)裂報(bào)廢。
改進(jìn)Cr12MoV鋼碳化物分布不均勻，鍛造時(shí)必須注意正確的方法。一般采用多方向、多次數(shù)的反復(fù)鐓粗與拔長(zhǎng)，例如三鐓三拔或不少于三鐓三拔的鍛造方法，還有二輕一重、二均勻的鍛造經(jīng)驗(yàn)。二輕一重是指鍛造開(kāi)始時(shí)(1050℃輕中間溫度段(950~1050℃)為了保證碳化物的破碎，950℃以下再次輕打，防止開(kāi)裂。二均勻是指變形均勻，溫度均勻。
對(duì)于性能不同的模具，鍛造后允許的碳化物分布不均勻有時(shí)會(huì)有所不同。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)沖擊韌性和變形要求較高的模具應(yīng)控制在3級(jí)以下。如果硬度、強(qiáng)度、耐磨性、沖擊韌性和變形要求較高，應(yīng)嚴(yán)格控制碳化物分布不均勻水平，一般要求低于2級(jí)，冷擠壓模具應(yīng)控制在1~1.5級(jí)。
二、Cr12MoV鋼的鍛造
鍛造不能簡(jiǎn)單地理解為空白成型。鍛造是提高鋼材內(nèi)部質(zhì)量、延長(zhǎng)模具使用壽命的重要關(guān)鍵。通過(guò)合理的鍛造，不僅可以提高鍛坯的密度，還可以焊接鑄錠或型材中的氣孔、松散、縮孔和微裂紋，破碎和細(xì)化共晶碳化物**分枝晶狀共晶碳化物分散破碎，提高碳化物分布的均勻性，細(xì)化碳化物的粒度。
1、Cr12MoV鋼材料的鍛造特點(diǎn)
(1)鋼的塑性差
Cr12MoV鋼屬于萊氏體鋼，碳化物數(shù)量多，硬脆，可塑性差，特別是當(dāng)共晶碳化物枝晶非常發(fā)達(dá)，碳化物塊度非常高**鍛裂最容易。
(2)鋼變形抗力大
由于鋼中碳和合金元素含量高，奧氏體再結(jié)晶溫度升高，其變形阻力是碳工具鋼的2~3倍。
(3)鋼的導(dǎo)熱性差
由于鋼的導(dǎo)熱性差，加熱時(shí)必須分階段預(yù)熱，否則加熱時(shí)會(huì)開(kāi)裂。
(4)加熱時(shí)容易過(guò)熱
在未鍛造的鋼中，共晶碳化物大多堆積在網(wǎng)狀分布中，熔點(diǎn)最低，容易熔化，因此鍛造加熱溫度不宜過(guò)高。另一方面，由于鋼變形阻力大，鍛造加熱溫度不宜過(guò)低，鍛造溫度范圍相對(duì)較窄。
二、六面鍛造
六面鍛造是指三向鐓粗和拉長(zhǎng)的聯(lián)合工藝，每次都要有一定的鍛造比，使共晶碳化物逐漸成為不規(guī)則均勻分布或接近均勻分布。單向拉伸是實(shí)際生產(chǎn)中常用的方法。網(wǎng)狀堆放分布的碳化物鍛造成帶狀堆放分布，碳化物破碎。這種鍛造工藝對(duì)長(zhǎng)軸工件仍然可行，但對(duì)于模具，單向拉伸會(huì)有明顯的各向異性。雖然大模坯有時(shí)鍛造合理，但中心組織仍難以大大改善。
碳化物呈網(wǎng)狀堆積，碳化物呈帶狀堆積
碳化物不規(guī)則均勻分布
鍛造鐓拔次數(shù)應(yīng)根據(jù)具體情況確定，但不得少于三鐓三拔。
(1)模具鍛件的技術(shù)要求
精密加工的小模具一般韌性要求較高，碳化物不均勻等級(jí)小于或等于2級(jí)，一般模具或大模具可適當(dāng)放寬要求。
(2)原料碳化物水平不均勻
如果供應(yīng)的鋼中碳化物的不均勻水平較高，例如，未開(kāi)坯軋制的電渣錠和分支分布的碳化物非常發(fā)達(dá)，碳化物的不均勻水平較高，則必須反復(fù)鍛造。即便如此，仍然很難通過(guò)鍛造方法全面改善碳化物的分布。另一個(gè)例子是，雖然大型模具中使用的大型鋼已經(jīng)軋制，但鋼中心的大多數(shù)碳化物仍然保持網(wǎng)狀堆積分布。對(duì)于這種大型空白，必須進(jìn)行合理的六面鍛造。即便如此，碳化物的不均勻水平往往很難低于3級(jí)。
即使模具經(jīng)過(guò)良好的六面鍛造，碳化物仍或多或少有方向分布，因此應(yīng)首先考慮模具的長(zhǎng)邊應(yīng)與軋制方向一致，以充分利用其高縱向性能和碳化物分布均勻的外部金屬，孔和磨損最大的部分，應(yīng)盡量避免最差的中心部分，因?yàn)樘蓟镒畈蝗菀拙鶆蚧?/p>
鍛造余熱淬火-雙細(xì)化工藝
鍛造過(guò)程中有兩個(gè)矛盾因素：一方面是鍛造錘，使碳化物分散破碎，奧氏體嚴(yán)重變形；另一方面，鍛造溫度較高，變形后的奧氏體立即在錘間隙中回復(fù)和再結(jié)晶，然后開(kāi)始生長(zhǎng)。破碎的碳化物也利用錘間隙再次聚集和生長(zhǎng)，并逐漸變形。溫度的作用是連續(xù)的，錘的細(xì)化是連續(xù)的。如果鍛造比不夠，停止鍛造溫度過(guò)高，火太多，晶粒就會(huì)粗化，碳化物也會(huì)**而多角，工件斷口為粗晶，易崩角脆裂，這是鍛造過(guò)熱現(xiàn)象。
停鍛緩冷時(shí)，碳化物會(huì)生長(zhǎng)，奧氏體中的碳會(huì)不斷沉淀，碳化物會(huì)逐漸角狀化，或者碳化物的角狀化大多是在停鍛緩冷過(guò)程中形成的。停鍛溫度越高，鍛后冷速越慢，奧氏體晶粒和碳化物的粗化和角狀化越嚴(yán)重。碳化物鋒利的尖角是應(yīng)力集中的焦點(diǎn)，是工模早期脆性裂紋失效的斷裂源。改變碳化物的分布和形式可以延長(zhǎng)工模的使用壽命。
想象一下，如果你在停止鍛造后停留一點(diǎn)，讓奧氏體回復(fù)并開(kāi)始再結(jié)晶，然后立即淬火，它不僅可以抑制奧氏體晶粒的生長(zhǎng)，還可以抑制碳化物的再聚集和角形化，并獲得令人滿意的碳化物粒度和形式，這是鍛造余熱淬火過(guò)程的理論基礎(chǔ)。如果結(jié)合適當(dāng)?shù)幕鸫魏湾懺毂?，可以探索最佳的鍛造余熱淬火工藝方案，獲得碳化物和奧氏體晶粒的雙細(xì)化效果。鍛造余熱淬火后，立即將空白處理750℃高溫回火左右進(jìn)行2h，然后機(jī)械加工，無(wú)需球化退火。鍛造余熱淬火工藝實(shí)際上是高溫變熱處理。在提高工件內(nèi)部質(zhì)量的同時(shí)，縮短了傳統(tǒng)退火時(shí)間的高溫回火時(shí)間，節(jié)約了能源，縮短了生產(chǎn)周期。
國(guó)內(nèi)有關(guān)部門對(duì)鍛造余熱淬火和常規(guī)鍛造工藝進(jìn)行了比較試驗(yàn)，采用以下方法：Cr12MoV鋼材分為四種，以不同的方式鍛造，然后進(jìn)行最終的熱處理。其中，常規(guī)鍛造后采用常規(guī)處理樣品進(jìn)行球化退火，即850~870℃加熱保溫2～3h，冷卻到720～750℃，等溫4h左右，爐冷到500℃出爐。
鍛造余熱淬火試樣750℃高溫回火2h。
最終的熱處理過(guò)程是相同的，即980℃加熱油冷淬火，200℃回火。
對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如下：
1、直接取樣，未經(jīng)鍛造材料，最終熱處理后檢測(cè)，碳化物不均勻分布，網(wǎng)系為6級(jí)，晶粒度為8.5級(jí)。
2.常規(guī)鍛造，兩火成型(拉長(zhǎng))、樣品截面積變化20cm2→12cm2→5.3cm2，鍛造后空冷，常規(guī)等溫球化退火，熱處理后檢測(cè)，碳化物分布不均勻?yàn)?級(jí)，比未鍛造低2級(jí)。晶粒度為10級(jí)，比未鍛造細(xì)化1.5級(jí)。
常規(guī)鍛造熱處理，碳化物帶4級(jí)常規(guī)鍛造熱處理，晶粒度10級(jí)
3.鍛造余熱淬火，兩火成型，單向拉長(zhǎng)。樣品截面積的變化是由20cm2→12cm2→7cm2，鍛造后，油冷淬火，高溫回火，最終熱處理后檢測(cè)。碳化物的不均勻性為帶系2級(jí)，比傳統(tǒng)鍛造低2級(jí)，比未鍛造低4級(jí)。晶粒度為11級(jí)，比傳統(tǒng)鍛造細(xì)化1級(jí)，比未鍛造細(xì)化1級(jí)2.5級(jí)。
碳化物分布帶系2級(jí)，晶粒度11級(jí) 4，鍛造余熱淬火，增加最后一次變形，兩火成型，單向拉長(zhǎng)。截面積面積的變化20cm2→12cm2→5.3cm2，油冷淬火，高溫回火，熱處理后檢測(cè)。碳化物的不均勻分布降低到1.5晶粒度為12級(jí)，接近均勻分布。
碳化物分布不均勻1.5級(jí)晶粒度12級(jí)
從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，常規(guī)鍛造一般可以將原料中碳化物分布不均勻的水平降低2級(jí)左右。常規(guī)鍛造后，碳化物分布不均勻的水平最多可提高1~1.5等級(jí)左右。然而，鍛造余熱淬火工藝可以大大降低碳化物分布不均勻的水平，特別是在增加最后一次變形后，鍛造余熱淬火工藝可以使小樣品的碳化物基本均勻分布。鍛造余熱淬火后，碳化物粒度變薄，棱角變圓，奧氏體粒度超細(xì)。這種雙細(xì)化效果可以同時(shí)提高工件的塑性和韌性，提高工具模具的使用壽命，節(jié)約能源，縮短生產(chǎn)周期。
來(lái)源：加工朋友
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