Cr12MoV 钢模具的热处理.pdf

阐述了Crl2MoV钢在制造模具过程中热处理的重要性，通过对Cr12MoV钢的锻造、锻造后的热处理及热处理 前的预处理、最终热处理等方面介绍了Crl2MoV钢在制造模具时在热处理方面应注意的问题和经验，以保证 Crl2MoV钢制造的模具，特男q是容易变形、要求精度较高的模具热处理后能够满足模具图纸及技术需求。 关键词：Crl2MoV钢；锻造；锻造后的退火处理；预处理；淬火；分段加热 中图分类号：THl33．33 文献标识码：A 文章编号：1006—4414(2011)03-0091-02 The heat treatment of Cr12MoV steel mould Ren Xiao—feng ．Bao Wen—hong (1．Lanzhou machine tool factory，Lanzhou Gansu 730000，China； 2．Gansu testing and researchfor boiler pressure vessel center，Lanzhou Gansu 730020，China) Abstract：In this paper，the importance of heat treatment is expounded in the process of Crl2MoV steel mold manufacturing． Through steel forging，heat treatment，and pretreatment，final heat treatment，the problem and experience on heat treatment in the manufacturing process of Crl2MoV steel mould are introduced。which can ensure Crl2MoV steel mould after heat treatment meet mould drawing and the technical requirements，especially for easy deformation mould and hisher precision requirement mould． Key words：Crl2MoV steel；forging；forging annealing treatment after；pretreatment；quenching subsection heat 1钢模具热处理技术 某厂为某军工厂生产的某种模具的下模，尺寸为 14x100x140(1TlIn)，要求6～qbl2mm的孔公差为±O． 01mln，孔距公差为±O．02mm，且平面的翘曲度≯0． 02mm，硬度为HRC50～55，材料为Crl2MoV，因为公 差要求严格，因此不但在冷加工时需严格要求加工精 度，而且在热处理时也要采取严格的防变形措施。在 生产实践中，采取以下措施，有效控制模具的变形量。 1．1锻造 材料要求锻造，所以对于锻造温度要求要高¨J。 Crl2MoV钢的始锻温度为1100～1150。C，终锻温度 为880—900oC。锻造时，坯料在1150~(2时，要轻击， 防止锻裂；在1000～1100oC温度范围内应重击；在 900～1000oC温度范围内，因塑性降低，要轻击，即在 不同的温度阶段，掌握轻一重一轻的锻造法。因 Crl2MoV钢的化学成份复杂，再结晶温度高，始锻温 度偏低易引起材料的冷做硬化，所以Crl2MoV的终 锻温度因在Acm线以下，A 线以上50～IO0~C，这是 因为终锻温度如选在Acm线以上，则会在锻后的冷 却过程中，沿着晶界析出二次网状渗碳体，将使得锻 件的机械性能大为下降，如选在Acm线和A 线之间 的温度锻造，由于塑性变形的机械破坏作用，析出的 二次网状渗碳体呈弥散状。Crl2MoV钢的实际可锻 温度范围狭窄(250~C左右)，所以有时需分多次锻造 才能锻造出一个合格的产品。特别注意在锻造时应 尽量充分击碎碳化物，并使金属纤维流向垂直于大平 面，这样更有利于热处理时控制和调整工件的变形。 1．2锻造后的退火处理 锻后的退火一定要采用球化退火。因完全退火 将使Crl2MoV形成网状碳化物，而且在最终的淬火、 回火过程中仍能保持，这将使其脆性增加而不能使 用。球化退火后，因为钢中碳化物的球化，不仅可以 提高塑性、韧性，改善切削加工性能，而且可以减少最 终热处理的变形、开裂倾向。球化退火后的组织为索 氏体型珠光体+粒状碳化物，硬度为HB206～260。 1．3精加工前的预处理 先将模具厚度粗加工16mm厚，留精加工量 2mm，进行调质处理后能获得均匀细致的索氏体组 织。这样不仅保证最后淬火具有均匀的硬度，而且有 利于工件淬火后变形的减小，增加了模具的尺寸稳定 性。 1．4最后淬火时要特别注意的以下几点 (1)淬火时为防止工件氧化、脱碳变形，先在盐 炉中加脱氧剂，彻底捞渣后加热。 (2)为防止加热引起变形，采取分段加热方式， 以前加热后采取直接油淬，变形较大，孑L径及孔距、翘 收稿日期：2011—04—11 作者简介：任晓峰(1969一)，男，山西大同人，工程师，主要从事热处理工艺及热处理设备方面的工作。 ·91· 应用与试验 ·机械研究与应用· 曲度均达不到要求，后改为将工件加热到温后，先中 温盐炉预冷后在260~C硝盐炉中等温3小时的等温 淬火，孔径及孔距能达到要求，但翘曲度>0．03mm， 达不到图纸的要求 。 最后采取如下工艺：工件加热后先在820oC的中 温盐炉中预冷2分钟，然后将工件放置到已经预热到 350～4oo 的两块钢板之间，在压力机上加压并冷至 室温，经测量，不但保证了工件的孔径及孔距，而且翘 曲度也到要求。需要特别注意的是，高温加热时，温 度一定要控制在1025±5℃，因为根据以往的经验， 1000℃淬火时，变形量如下：AD=101~m，△ =601xm， 1050℃淬火时，AD=一101~m，AL=30txm。这种体积随 淬火温度变化而变化的原因，是由于残余奥氏体量发 生变化而引起的。正确选择淬火温度，残余奥氏体可 以部分甚至全部低消淬火时马氏体转变所产生的尺 寸增大，使变形量最小甚至无变形。在1025±5oC加 热时，合金碳化物(Cr，Fe)7C3在奥氏体中的溶解量 和奥氏体中的C和cr的浓度均能使Crl2MoV钢获 得较好的强、塑性的配合，不但综合机械性能较好，而 且在以后的回火过程中，可以靠改变回火温度来控制 模具的尺寸。如果加热温度过高，奥氏体中的合金元 素含量增加使得胁点下降，从而导致残余奥氏体的 增加，使得工件的硬度急剧下降，所以正确选择淬火 温度，准确控制淬火温度使非常必要的。回火温度的 确定也要根据淬火后残余奥氏体的量来决定，用来控 制和调整模具的尺寸，经测量后，如孔径增大，可采用 340～430oC的加压回火；如孔径缩小，可采用420— 520~C回火，以增大尺寸。需要注意的是，必须回火两 次，可根据每次回火后的实际尺寸，确定下一次的回 火温度，以便将模具的变形量控制到最小。 2结论 通过改进锻造工艺、改变锻造后的热处理退火工 艺以及改变最终热处理工艺等方法，使模具的孔距、 孔径、平面翘曲度、硬度达到图纸的要求，在用户的使 用过程中，没有发现变形、开裂等现象，模具的使用寿 命有了很大的提高。 参考文献： [1]王笑天．金属材料学[M]．北京：机械工业出版社，1987． [2] 张志文．锻造工艺学[M]．北京：机械工业出版社，1983． (上接第90页) (平板厚度为2mm和4mm时的情况)的冷却效率要 远远低于绝热壁面模型(平板厚度为0mm时的情 况)的冷却效率，这是因为平板与气流发生对流换热 及平板内部导热的结果。 4结论 通过建立圆柱孔平板气膜冷却的数值模型，主要 从单孔和排孔模型、4mm和2mm平板厚度模型两方 面研究了不同吹风比时的平板冷却情况，得出了各个 模型在不同吹风比时的温度、效率曲线及冷却平面和 模型对称平面上温度的分布图。经过对比分析得出 结论如下： (1)在本文的研究中，无论哪种模型，总体来看 都是吹风比为0．8时的冷却效果最好，沿流向方向上 的总体冷却效率最高。 (2)从单孔模型和排孔模型冷却效率的比较来 看，平板导热对气膜冷却效率有较大影响。 (3)考虑平板传热影响后，数值模拟的冷却效率 值较之绝热壁面情况大大降低。 (4)数值计算值和实验测量结果存在一定的差 别，一方面是因为实验条件与数值计算条件并不完全 相同，且测量结果存在误差；另一方面是由于湍流模 ·92· 型的限制和壁面函数的缺陷。 参考文献： [1]葛绍岩，徐靖中。气膜冷却[MJ．北京：科学出版社，1985． [2]杨宽，赵志军，戴韧，等．基于红外热像技术的气膜冷却方 法与应用[J]．燃气轮机技术，2010，23(4)：8—12． [3]S．Baheri，S．P．Alavi Tabrizi，B．A．Jubran．Film cooling effective- nes$from trenched shaped and compound holes【J]．Heat ma88 transfer，2008(44)：989-998． [4] 李佳，卢义，袁新，等．基于压力敏感漆的气膜孔形实验 研究[J]．清华大学学报，2010，50(8)：1267—1270． [5]李少华，彭涛．复合角度对称射流气膜冷却效率的数值研究 [J]．动力工程，2009，29(3)：236-240． [6]许卫疆，朱惠人．孔问距对气膜冷却效率影响的数值模拟(J]． 西安交通大学学报，2009，43(3)：101一l05． [7] Esmaeil Esmaeilzadeh，Maziyar Jalaal，Ahmad Khoshnevis．Numeri— calInvestigations ofhydrodynaraies and heattransfer 0fflat platefilm cooling[J]．12th Fhlid dynamics conference，Babol noshirvani uni- versity of techn010 ，2009(4)：1-8． [8]雷云涛，林智荣，袁新．不同吹风比下平板气膜冷却数值模拟 [J]．清华大学学报，2008(48)：1331—1334． [9]A．K．Sinha，D．G．Bogard，M．E．Cmwfo~．Film-cooling effective- BeSS downstream of a sinOe FOW of holes with variable density ratio [J]．Journal ofturbomachinery。1991，7(113)：442—449．