Cr12型冷作模具钢渗硼工艺研究(2)

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结论 21

致谢 22

1 绪论

在科技日新月异的今天，材料也取得了突飞猛进的发展，但随着人们对新事物探索的加深，对材料性能的要求也变得越来越苛刻。作为化学热处理技术的分支，渗硼技术自1895诞生以来，以其突出的优点而得到了快速地发展。当前，制造行业中模具的应用无处不在，但模具的报废多基于疲劳、磨损或者高温氧化、介质腐蚀，而这些现象又大多发生在模具表面，因此，对模具表面性能如硬度、耐磨性、红硬性等提出了非常高的要求。以前，通常采用淬火加回火工艺以实现模具性能要求，但是，模具的使用寿命还是得不到大幅度提高，虽然随后的化学热处理如渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗铬、渗硅等将又模具级别提高了一层次，但它们要么只是提高机械性能，要么只是提高表面稳定性，为了综合上述两种特点，渗硼成了科学工作者的关注焦点。到如今，渗硼技术已经比较成熟，但总存在一些问题，如渗硼层的脆性、渗硼工艺的优化等，这些问题也成为了研究者的研究重点。源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/

1.1 Cr12型冷作模具钢简介

Cr12钢、Cr12MoV钢均属于高碳高铬、莱氏体型高级冷作模具钢，二者的典型化学成分如表1所示，另外，两种钢中还含有少量的P（≤0.03）和S（≤0.03）。其中，Cr12钢中仅含有微量Mo和V，它具有较高的耐磨性、淬透性、热稳定性、抗压强度和微变形性；但同时，其网状共晶碳化物不均匀度较大，碳化物组织偏析严重、易促成淬火异常变化及脆化。而由表1可知，Cr12MoV钢的含碳量比Cr12钢低很多，且含有较多的Mo和V，因此，该种钢的热加工性能、冲击韧性和碳化物的分布得到了明显的改善，综合性能优于Cr12钢。

表1 Cr12钢、Cr12MoV钢化学成分对比

钢号主要成分%

C Si Mn Cr Mo V

Cr12 2.00-2.30 ≤0.40 ≤0.40 11.50-13.00

Cr12MoV 1.45-1.70 ≤0.40 ≤0.40 11.00-12.50 0.40-0.60 0.15-0.30

以上两种钢一般需要进行锻造、轧制、拉伸等操作工艺，以破碎网状碳化物，细化晶粒，因此，钢中的碳化物常呈带状分布，如图1所示；而实际供货状态均为退火态，硬度在210-270HBW之间[1]。

Cr12（a）、Cr12MoV（b）钢的金相组织形貌

图1 Cr12（a）、Cr12MoV（b）钢的金相组织形貌

由于两种钢的碳化物偏析严重、分布不均匀，导致其变形方向性和强韧性降低，从而限制了它们的应用，为了改善这类钢的缺点，常采用等温淬火处理、淬火后深冷处理、一次硬化处理、二次硬化处理等工艺，还有渗碳、碳氮共渗以及注射成型、粉末冶金成型等[2]，但这些措施总是不能满足生产需求，要么性能不符合要求，要么处理时间长、成本高、工艺复杂。自从1895年以来，渗硼技术得到了快速发展并已成熟，渗硼层以其高硬度、高耐磨性、高热硬性、良好的抗腐蚀性而受到了人们的青睐，因此，将渗硼技术应用于冷作模具钢随之成为了人们的研究热点。