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4Cr5MoSiV1热作模具钢的真空气冷热处理

时间:2012-5-21 14:49:21  作者:会员  来源:感应炉信息网  查看:72  评论:0
内容摘要:        4Cr5MoSiV1钢(H13钢)是近几年来我国引进国外优良钢种而生产的高强韧性热作模具钢。该钢具有高的高温强度和韧性,高的淬透性和良好的高温叫火稳定性,和我国惯用的热作模具钢3Cr2W8V...

        4Cr5MoSiV1钢(H13钢)是近几年来我国引进国外优良钢种而生产的高强韧性热作模具钢。该钢具有高的高温强度和韧性,高的淬透性和良好的高温叫火稳定性,和我国惯用的
热作模具钢3Cr2W8V相比,淬火硬度比较高,碳化物比较均匀.正逐步取代3Cr2W8V钢米制作压铸模和热挤压模。该钢常用的淬火温度为(1030~1080),加热设备多采用真空炉
加热,负压或正压气淬或油淬。但对一些变形要求严格的复杂模具,能否采用低一些的淬火温度来减少其变形呢?为此,我们对该钢采用不同的淬火加热温度、冷却方式进行淬火,对比其淬硬深度、抗回火稳定性、耐孵性.试图找出一种变形较小的热处理工艺。
1 试验材料及试验方法
        试验工艺为真空炉1050_, -4-10 C加热负压气淬;气体渗碳炉960±10℃用煤油+甲醇保护加热油淬和风冷,回火在空气炉进行,温度为(500~620)C。
1.1 试验材料
        试验材料为我国大冶钢厂生产的4CrSMoSiV1钢,其化学成分W( )为:0.32~ 0.42C,0.8~ 1.2Si,0.4Mn,4.5~5.5Cr。1.0~1.5Mo,0.8~1.0V。金相及耐磨试样尺寸为10mm×10mm×10mm,淬硬深度试块尺寸为牵170mm×170ram,经球化退火预先热处理。
1.2 试验方法
        加热设备为国产ZC2—100型真空淬火炉,RJJ一35—9型气体渗碳炉。硬度测量采用HR一150型洛氏硬度计,载荷为1470N;金相分析用PME3—313UN型金相显微镜;耐磨试验在MM一200型磨损试验机上进行,采用切入法,以相同磨痕宽度的磨损时问来对比其耐磨性。
2 试验结果及分析
2.1 淬硬深度试验
        淬硬深度试块分别经过1050 C负压气淬、960℃保护气氛油淬和风冷后,用线切割在/2高度处切开,磨光切割面后,从外向圆心方向每隔5mm测一硬度点,每块试块测出6条硬度分布曲线,作出硬度分布带,如图2所示。从图中可以看出,1050 C真空加热负压气淬的试块,表面至心部的硬度值在(53.5~55.3)HRC之间;960℃气体渗碳炉保护气氛加热
油淬的试块,表面至心部的硬度值在(49.5~54.5)HRC之间,960 C气体渗碳炉保护气氛加热风冷的试块,表面至心部的硬度值在(47.5~52.5)HRC之间。这说明4Cr5MoSiV1钢具有相当高的淬透性,经上述3种工艺处理,都可把}170mm的试块淬透,得到较高的硬度。从图2中还可以看出,1050℃真空加热负压气淬的硬度值比960 C气体渗碳炉保护气氛加热油淬的高,而960℃气体渗碳炉保护气氛加热,油冷的硬度值又比风冷的高。可见,这3种工艺的实施可根据模具工作条件和模具形状复杂程度对变形的要求来选取。在没有真空炉的情况下,用气体渗碳炉加保护气氛来进行热处理,也可以得到很好的热处理效果。
2.2 抗回火稳定性试验
        4Cr5MoSiVl钢经1050℃真空加热负压气淬和960~C保护气氛加热油淬后,在不同温度回火2h后的硬度和回火温度关系曲线。从图3中可以看出,1050℃高温加热淬火的4Cr5MoSiVl钢有二次硬化现象,其温度在(500~520)℃ 之间,随着回火温度提高,520℃ 以上回火的硬度都在明显下降。由于高温加热溶入奥氏体的合金元素较多,淬火的硬度比较高,抗回火稳定性也比较好,如56O℃ 回火后,高温加热淬火的硬度仍为55HRC以上,而960~C加热淬火的硬度只有53HRC,但可看出960"C淬火也已具有足够的回火稳定性。
2.3 金相组织分析
         图4、5为4Cr5MoSiVl钢经1050℃真空负压气淬和960℃保护气氛加热油淬的金相照片。从照片可看出,淬火金相组织是由马氏体(白色)加上残留奥氏体、少量的粒状未溶碳化物和贝氏体组成。两照片不同之处是经960℃加热油淬的是细针状马氏体加上较多的颗粒状未溶碳化物和贝氏体组成,整体组织较细密。图6、7为4Cr5MoSiVl钢经1050℃真空负压气淬和960℃保护气氛加热油淬加560℃X 2h两次回火的金相照片。其组织差异不大,均为回火马氏体加上少量粒状碳化物和贝氏体组织。
2.4 耐磨性对比试验
        耐磨性对比试验的对磨件采用硬质合金圆环,直径~40mm,硬度为(65~68)HRC,转速为200r/min,正压力为98N。每隔5min测量一次磨痕宽度,试验结果如图8所示。从
图中可看出,经1050 C淬火回火试样的耐磨性比960℃淬火回火的稍好。耐磨性对比试验结果与前述1050℃淬火回火的硬度比960℃淬火回火的稍高是一致的。宁波市神光电炉有限公司对珠江三角洲几十家工厂的4Cr5MoSiVl钢制压铸模、热挤压模采用960~C渗碳炉保护气氛加热油淬或强风吹冷,在工件有效厚度不太大的形状复杂的模具热处理生产中,取得较为满意的较果。如南海某铝厂使用的4Cr5MoSiVl钢压铸模具,有效厚度(60~80)mm,形状较复杂,变形要求在0。lmm 以下,采用真空加热负压气淬或960℃保护气氛加热油冷,变形量都超差,后采用960℃加热风冷,变形达到要求,硬度(48~52)HRC,模具使用寿命达4万件以上。又如广西桂林某发动机配件厂使用的4Cr5MoSiVl钢发动机壳压铸模,重量约300kg,用960℃加热风冷,560℃回火后硬度还有(46~48)HRC,满足了使用要求。
4 结论
        4Cr5MoSiVl钢经1050℃真空加热油淬或负压气淬,硬度可达55HRC;卡170ram直径的试块可以完全淬透。


标签: 淬火 稳定性 淬透性 
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