金属热处理及表面处理工艺规范课件

1、 北京奇朔科贸有限公司 部分金属材料热处理及表面处理工艺规范 第一版 编 写： 赵贵波 审 核： 批 准： 北京奇朔科贸有限公司二零一二年六月 目 录1.0 热处理的工艺分类及代号-31.1 基础分类-31.2 附加分类-31.3 热处理工艺代号-41.4 图样中标注热处理技术条件用符号-72.0 金属材料的热处理方法和应用目的-82.1 钢的淬火-82.2 热处理的过程方法和应用目的-93.0 部分金属材料的热处理规范-173.1 渗碳钢的热处理工艺-173.2 渗氮钢的热处理工艺-20 3.3 调质钢的热处理工艺-213.4 -弹簧钢的热处理工艺-233.5 轴承钢的热处理工艺-253.6

2、 合金工具钢的热处理工艺- 263.7 碳素工具钢的热处理工艺-291.0 热处理的工艺分类及代号热处理的工艺分类由基础分类和附加分类组成。1.1 基础分类1.2 附加分类1.3 热处理工艺代号1.3.1 基础分类工艺代号1.3.1.1 1.3.1.2 1.3.2 附加分类工艺代号1.3.2.1 1.3.2.2 1.3.2.3 1.3.2.4 1.3.2.5 1.3.2.6 1.3.3 常用热处理工艺代号（见表6）（后面续表6）1.4 图样中标注热处理技术条件用符号 2.0 金属材料热处理的过程方法和应用目的2.1 钢的淬火2.2 热处理的过程方法和应用目的，（见表3-40）（续表3-40）（

3、续表3-40）（续表3-40）（续表3-40）（续表3-40）3.0 部分金属材料的热处理规范我公司目前常用的金属材料有：16Mn、20Cr、20CrMnTi、45#、40Cr、38CrMoAl、Cr12、Cr12MoV、GCr15、T10、65Mn等钢材。根据这些钢材不同的热处理特点，我们把它们分成五类，即： 1） 渗碳钢； 2） 渗氮钢；3） 调质钢； 4） 弹簧钢； 5） 轴承钢；6） 合金工具钢。3.1 渗碳钢的热处理工艺我公司目前使用的16Mn、20Cr、20CrMnTi等材料同为需渗碳后再进行淬火的钢材。它们有着大致相同的工艺路线： 下料（锻造）正火粗加工渗碳半精加工淬火磨 渗碳钢

4、的热处理除了渗碳、碳氮共渗外，还包括预备热处理及随后的淬火、回火处理。3.1.1 预备热处理 低碳渗碳钢和中低淬透性的渗碳钢的预备热处理工艺大多采用正火工艺。对于高淬透性的渗碳钢由于属于马氏体和半马氏体钢，正火之后应该增加高温回火工序。正火处理的目的是改善材料的组织，减少带状偏析消除锻件的魏氏组织，为渗碳作组织准备。3.1.2 渗碳渗碳处理就是将工件放在增碳的活性介质中加热、保温（一般在920950），使碳原子渗入钢件表面，以获得较高的碳浓度。随着保温时间的延长，碳原子不断向内部扩散，形成一定的渗层厚度，然后通过淬火获得高硬度的马氏体组织，并进行低温回火的操作过程。渗碳的目的是提高工件硬度、耐

5、磨性及疲劳强度。按采用活性介质的不同，渗碳可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳。3.1.2.1 固体渗碳固体渗碳是将工件放在特制的渗碳箱中，四周填满由：木炭+碳酸钡+碳酸钙+适量粘接剂混合而成的渗碳剂，密封后送入加热炉中渗碳。工件渗碳层的深度与保温时间成正比，即渗碳箱送入加热炉并达到渗碳温度（内外）后，根据对工件的渗碳层深度的要求限定保温时间。具体保温时间参考下表：渗碳层深度/mm钢 种碳素渗碳钢合金渗碳钢保温时间/h0.400.602.54.0230.600.803.54.5340.801.004.56.5451.001.206.58.0561.201.408.09.5783.1.2.2 液体

6、渗碳 与固体渗碳不同，液体渗碳所使用的设备是盐浴炉。 盐浴渗碳法是将工件浸于盐浴中进行渗碳的方法。是以氰化钠（NaCN）为主成分，所以同时能渗碳亦能氰化，所以亦称为渗碳氰化（Carbonitriding）。 液体渗碳淬硬层虽然较薄，但渗碳时间短，故内部应力较少，同时因C、N成分同时渗入，所以耐磨性佳。盐浴淬火性良好，渗碳速度快，效率高，渗碳层均匀，工件变形小，便于局部渗碳和直接淬火，设备简单，操作方便，适用于中小型工件及有不通孔的工件；但盐浴渗碳成本高，且大多数盐浴有毒，对环境有污染，对操作者有危害，不适于大批量生产。3.1.2.3 气体渗碳 气体渗碳是通过往氮化炉内不锈钢真空密封罐中通入氨气

7、，加热到520，保持适当的时间，（根据工件材质和渗层要求3-90小时不等）使渗氮工件表面获得含氮强化层，得到高硬度，高耐磨性，高疲劳极限和良好的耐磨性。气体渗碳是目前应用较多的渗碳方法。 气体渗碳所采用的炉子，一般有连续式无马弗炉和井式炉。一般中、小批量生产的工厂，大都采用井式渗碳炉进行气体渗碳。渗碳时，把零件装于用耐热钢诸如此类料筐内。放入炉膛中，密封加热，然后输入氢把有机液体(煤油、苯、酒精、丙酮等)滴入炉内。 气体渗碳是比较完善和经济的渗碳方法，它的主要优点如下： 它不需要渗碳箱，零件直接加热，生产周期较短。 易于控制渗碳气氛，产品质量较稳定。 便于直接淬火，便于实现自动化。 周围环境清

8、洁，大大减轻劳动强度。 但是，气体渗碳一般需要专门的设备，因而影响了普遍推广使用。 同固体渗碳相同，工件渗碳层的深度与保温时间成正比，具体情况见下表：气体渗碳保温时间与渗碳层深度的关系渗碳层深度/mm钢 种碳素渗碳钢合金渗碳钢保温时间/h0.400.60231.52.50.600.80342.53.50.801.00453.54.51.001.20564.55.51.201.40775.56.51.401.60786.57.51.601.808107.59.53.1.3 碳氮共渗在奥氏体状态下同时将碳、氮渗入工件表层，并以渗碳为主的热处理工艺为碳氮共渗。 根据渗剂不同，可以分为固体碳氮共渗、液

9、体碳氮共渗、气体碳氮共渗。随着控制技术的发展和环保意识的增强，固体碳氮共渗已很少应用，液体碳氮共渗也受到限制，气体碳氮共渗是目前主要的碳氮共渗方法。 气体碳氮共渗根据渗层深度的不同，分为薄层碳氮共渗（0.3mm）和厚层碳氮共渗（0.3mm）。薄层碳氮共渗的渗层深度较薄（1mm），应用的范围主要是承受中、低载荷的耐磨件。厚层碳氮共渗渗层深度可达3mm左右，用于承受载荷较大的工件。3.1.4 渗碳后的热处理 工件经过渗碳之后，由于表面层和心部的碳含量相差较大，表面与心部热处理的相变温度发生了较大的差异；同时长时间高温渗碳引起晶粒粗化，使工件的性能恶化。这些影响因素都给渗碳后的热处理造成了困难。所以

10、在实际生产中，要根据工件渗碳淬火后的各种具体加工情况，分别采取不同的热处理方法。3.1.4.1 渗碳淬火后只进行磨削加工的可采用下面几种淬火方法：a、 渗碳后直接淬火+低温回火（16020023h）。 b、渗碳后预冷到Ar3之上（一般是800850）直接淬火+低温回火（16020023h）。 上述a、b两种工艺除了要求严格控制预冷温度外，还要求工件钢材必须是本质细晶粒钢。（如20Cr、20CrMnTi），淬火介质为油或水油双介质。 c、渗碳后缓冷，重新加热，一次淬火+低温回火（16020023h）。淬火加热温度有两种：820850和780810。该工艺处理的工件表面层耐磨性高，残留奥氏体少，淬

11、火变形小。 d、渗碳后重新加热淬火+冷处理+低温回火（160200）。该工艺的特点是，经过冷处理，促使工件奥氏体转变，提高表面硬度，增加耐磨性。 e、渗碳后感应淬火+低温回火（160200）3.1.4.2 渗碳淬火后进行切削加工的可采用下面淬火方法： 渗碳后高温回火（65068068h）。该工艺多适用于CrNi合金渗碳钢。高温回火是使渗碳冷却形成的马氏体和残留奥氏体分解，使渗层淬火残留奥氏体减少。3.2 渗氮钢的热处理工艺 渗氮就是把氮原子渗入钢件表面，形成富氮硬化层的化学热处理过程。渗氮温度一般为500600之间，比渗碳及随后的淬火温度要低得多，但渗氮后的工件表面有更高的硬度和耐磨性，而且渗

12、层的高硬度可以由渗氮直接得到。渗氮常作为工件最后的一道加工工序。渗氮的方法较多，其中应用最广泛的为气体渗氮。 我公司目前使用的渗氮钢主要有38CrMoLv，它的工艺路线一般为：锻造（下料） 正火（退火） 粗加工 调质 精加工 去应力处理 半精磨 渗氮 精磨3.2.1 渗氮前的预先热处理 渗氮前的预先热处理包括正火（退火）、调质、去应力处理（稳定回火）3.2.1.1 正火（退火），其目的是细化晶粒、降低硬度、消除锻造应力。3.2.1.2 调质处理，其目的是改善工件的加工性能，获得均匀的回火索氏体组织。3.2.1.3 去应力处理，对于形状复杂精密零件，在渗氮前应进行12次去应力处理（也称稳定回火）

13、，以减少工件在渗氮过程中的变形。3.2.2 渗氮前的准备工作3.2.2.1 去污处理。零件装炉前要用汽油或酒精进行脱脂、去污处理，零件表面不容许有锈蚀及污迹。3.2.2.2 防渗处理。对零件非渗氮部分，可用浸镀、刷镀的方法进行防渗氮处理。3.2.2.3 工件在进行渗氮前，表面质量应良好，不允许有脱碳层存在，以保证渗碳层的质量。3.2.2.4 装炉前要检查设备和渗氮夹具、电系统、管道、氨分解测定仪等，应能保证正常使用。3.2.2.5 在渗氮炉中放置预先加工好的、与渗氮工件同材料并经过同样预先热处理的试样，一边与检查工件的渗氮层深度、表面硬度及金相组织。3.2.3 工件渗氮工艺参数的选择3.2.3

14、.1 渗氮温度的选择。一般来说，强化渗氮的温度选在500530。渗氮温度越高，氮化物弥散度越小，渗氮层硬度低。（温度若超过595，则氮化物强烈聚集长大，表面硬度显著下降）但渗氮温度也不可过低，若渗氮温度过低，则渗氮速度慢。3.2.3.2 渗氮时间的选择。渗氮温度一是时，渗氮层的深度决定于渗氮保温时间。不同的渗氮温度和时间对渗氮层的深度和硬度有着不同的影响。3.3 调质钢的热处理工艺我公司目前使用的45#、40Cri等材料同为低淬透性调质钢,它们有着大致相同的工艺路线： 下料退火（或正火）粗加工调质精加工淬火磨 3.3.1 调质钢的预备热处理（退火或正火）调质钢预备热处理的目的是降低硬度，细化晶

15、粒，改善组织，防止白点产生。 调质件的毛坯原始组织往往存在偏析、非金属夹杂物、晶粒粗大、带状组织缺陷等。这些缺陷的存在会影响其可加工性能和最终产品的力学性能，在热处理淬火过程中容易引起变形和开裂。因此，调质件的毛坯在进行粗加工、调质前最好先进行预备热处理。直径或厚度大于100mm的工件（大件），在调质前一定要进行预备热处理。处理之后还要对工件进行无损检测，确保工件没有内裂、白点等缺陷。3.3.2 45#钢的调质及最终热处理 45#钢是中碳结构钢，含碳量在0.420.50。机械性能较好，冷、热加工性能都不错。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷

16、下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。因其价格低、来源广，所以应用广泛。但，它的最大弱点是淬透性低，淬火性能差，所以截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。3.3.2.1 45#钢的淬火加热温度 45#钢调质淬火温度在A3+(3050) ，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。所以，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间应延长1/5。 3.

17、3.2.2 45#钢的淬火冷却方式因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。45#钢调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体

18、为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。3.3.2.3 45#钢的最终热处理一般情况，45#钢的最终热处理多为调质处理。当工件淬硬层需要高硬度时，可通过控制回火温度来获得所需的硬度。不同的回火温度分别有着不同的硬度值，具体见下表：牌号淬火回 火温度/淬火介质硬度HRC不同温度回火后的硬度值HRC15020030040050055060065045840水或油5858555041332622 45#钢的回火工艺及其应用见下表：3.3.3 40Cr钢的调质及最终热处理 40Cr是合金结构钢，含碳量在0.370.44。具有很高的强度，良好的塑性和韧性，同时具有良好的综合机械

19、性能。Cr能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性，截面尺寸大或重要的调质工件，应采用Cr钢。3.3.3.1 40Cr钢的淬火加热温度 40Cr钢的传统淬火加热温度在A C 3 + (3 0 50)之间。但随着近年来亚温淬火工艺的出现，对传统淬火加热温度的合理性做了更进一步的研究。经有关科研部门（如东北重型机械学院）反复试验后验证：在AC3附近加热淬火较传统加热温度淬火，调质后的冲击功还要高一些（12kg/m），即，40Cr钢的淬火温度可以比传统淬火温度大大降低，以降至AC3附近（782）为宜。温度不再提高是为了防止钢的晶粒粗化；温度不在降低是为了完全消除淬火钢中的先共析铁素体和为了获得成分

20、均匀的奥氏体。保温时间：80min；冷却方式：油冷。3.3.3.2 40Cr钢的淬火加热保温时间 40Cr钢的淬火加热时间可以缩短，当工件温度达到淬火温度后，若淬火温度取在传统温度内（A C 3 + 3 0 50）时，无需保温就可出炉；若淬火温度取在AC3附加（782），保温十分钟出炉淬火可获得最佳效果；若淬火温度为770时，保温时间要适当的长一些。3.3.3.3 40Cr钢的淬火冷却介质 40Cr工件淬火后应采用油冷，40Cr钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小。但是对形状不复杂的工件，也可以在水中淬火，只是操作者要严格掌握入水、出水的温度。 3.3.3.3 40Cr

21、钢的最终热处理同45#钢一样，一般情况下，40Cr钢的最终热处理多为调质处理。当工件淬硬层需要高硬度时，可通过控制回火温度来获得所需的硬度。不同的回火温度分别有着不同的硬度值，具体见下表：牌号淬火回 火温度/淬火介质硬度HRC不同温度回火后的硬度值HRC15020030040050055060065040Cr830860油5855535143343228243.4 弹簧钢的热处理工艺 弹簧钢的主要性能要求是高的抗拉强度(b)、弹性极限、屈强比（s/b）和高的疲劳强度（N） 。弹簧钢包括碳素弹簧钢和合金弹簧钢。我公司主要使用的65Mn钢材为碳素弹簧钢（也可称锰弹簧钢） ，下面我们就65Mn 弹簧

22、钢的热处理工艺做简略的阐述。3.4.1 65Mn弹簧钢的预备热处理 65Mn弹簧钢的预备热处理为退火和正火处理工艺。3.4.1.1 65Mn弹簧钢的退火处理工艺 为改善工件的切削性能，需要进行软化退火和球化退火处理，具体为：a、 在Ac1(726)以下，70010加热退火。b、 在Ac1(726)上下循环加热冷却退火。c、 在Ac1(726)以上加热保温，之后缓冷在Ar1以下等温之后冷却。退火之后的组织为球状珠光体，硬度约为180HBW。3.4.1.2 65Mn弹簧钢的正火工艺 弹簧钢在热扎时处理时由于各处冷却的不均匀性，各处组织也不均匀，应力较大，常采用正火工艺来消除这些缺陷。正火工艺是：

23、Ac3(765)+（4060），保温后空冷，处理之后组织均匀，强度和韧性得到提高。 65Mn弹簧钢的临界点及退火与正火工艺参数见下表：钢号变相临界点/退火正火Ac1/ Ar1Ac3/ Ar3Ms/Mf加热温度/硬度HBW加热温度/硬度HBW65Mn726/689765/741270/7808402288208602693.4.2 65Mn弹簧钢的最终热处理工艺3.4.2.1 65Mn弹簧钢的淬火3.4.2.1.1 淬火温度 淬火温度一般在Ac3以上3050,。淬火设备可选择盐浴炉或保护气氛炉，根据具体情况也可选择真空炉处理或感应加热。电阻炉加热保温时间按1.22min/mm计算，盐浴炉加热时间

24、按0.5min/mm计算，真空加热时间是电阻炉加热保温时间的23倍。3.4.2.1.1 淬火冷却 65Mn弹簧钢直接淬火冷却一般都采用油冷，淬火油的温度为40100。淬火临界直径为15mm 。3.4.2.2 65Mn弹簧钢的回火处理3.4.2.2.1 回火温度根据工件不同的硬度需要选择不同的回火温度。具体情况见下表：材料牌号淬火回火温度/淬火介质硬度HRC不同温度回火后的硬度值HRC常用回火温度范围/冷却介质硬度HRC15020030040050055060065065Mn780840油57646158544739342925350530空气36503.4.2.3 65Mn弹簧钢的马氏体分级、

25、贝氏体等温淬火工艺这类热处理工艺可以获得下贝氏体组织，或不同比例的马氏体和贝氏体双相组织。如： 若工件为要求硬度高、韧性好的弹簧类的产品，则采用贝氏体等温淬火。具体情况见下表：材料牌号淬火加热温度/等温温度/等温停留时间/min 硬度HRC65Mn820850260350153046503.4.2.3.1 淬火温度为Ac3+（50100），奥氏体化温度较常规的淬火加热温度高，保温之后转入等温淬火冷却介质中冷却。3.4.2.3.2 淬火冷却介质一般是150500盐浴，等温处理的弹簧件截面尺寸较小，等温温度和等温时间根据钢材的连续冷却转变图的Ms（270）点和Bs、Bf点来确定。a、获得全贝氏体组

26、织冷却：奥氏体化的弹簧钢工件在Ms以上等温停留，直至过冷奥氏体全部转变为下贝氏体，然后进行水冷或油冷。b、获得贝氏体+马氏体组织的冷却：在Ms以上等温停留，保证生成体积分数为20%50%的下贝氏体，然后转入油冷或水冷，使剩余过冷奥氏体转变为马氏体组织。3.5 轴承钢的热处理工艺 轴承钢有高碳铬轴承钢、渗碳轴承、不锈轴承钢及高温轴承钢。我公司常用的GCr15钢材为高碳铬轴承钢。3.5.1 预备热处理。高碳铬轴承钢的预备热处理包括正火和球化退火。3.5.1.1 正火。GCr5钢正常正火温度是900950。当碳化物粗大时，温度选择 930950；当碳化物不粗大或返修工件时，温度选择 900920，保

27、温时间根据装炉量确定，工件透热之后再保温3060min。冷却方式采用空冷或鼓风冷却，也可以采用油冷到700，出油空冷。冷却速度保证在4050/min，之后再进行球化退火处理。3.5.1.2 球化退火GCr5轴承钢球化退火工艺及硬度见下表：材料牌号退火温度/保温时间冷却速度硬度HBWGCr15710810根据装炉时间等情况在36h之间选择1030/h炉冷至600以下出炉空冷1702073.5.1.3 去应力退火 去应力退火主要是用于消除工件加工应力或其它原因引起的残留应力。去应力退火温度在Ac1（760）以下，常用工艺是加热到550650，保温48h，炉冷速度为6080/h，冷却到300以下就可

28、以出炉空冷。采用提高温度的方式可以等效缩短加热保温时间。3.5.1.4 再结晶退火。再结晶退火主要是用于消除冷变形引起的加工硬化，提高塑性，为下一步冷变形做准备。GCr5钢的再结晶退火工艺是：加热温度为670720，保温时间为热透之后24h；保温之后可以随炉冷却到550一下出炉空冷，也可以直接出炉空冷。3.5.2 GCr5轴承钢的最终热处理GCr5轴承钢的最终热处理的最终热处理工艺包括：淬火、冷处理、回火等。 GCr5轴承钢在油中淬火后，心部硬度不低于60HRC时的最大淬透为2325.3.5.2.1 淬火。轴承钢的热处理特点与其它合金钢整体热处理或表面热处理不同：a、 加热温度。一般的淬火加热

29、温度选择Ac1（760）+（3050）。b、 加热保温时间。轴承钢淬火保温时间比一般合金工具钢的保温时间长，在盐浴炉加热时的加热系数取0.81.5min/mm，空气炉（或保护气氛炉）中加热系数取1.52min/mm。这是轴承钢与其它合金钢淬火加热时的重要的区别。较长的保温时间可以使足够量的合金碳化物溶入奥氏体中，并使奥氏体的成分均匀化。c、保护气氛选择。采用吸热式气氛及保护气氛，保证工件不脱碳不氧化。e、淬火介质和淬火冷却介质。GCr5轴承钢的直接淬火冷却介质一般选用普通淬火油、光亮淬火油，使用温度为5080；对于尺寸较大的工件可以采用质量分数为10%22%的碳酸钠水溶液或盐水-油双液淬火冷却

30、介质。3.5.2.2 冷处理。冷处理的温度设定依据Mf（90）点来确定，一般接近Mf点，可低于Mf点。冷处理工序完成以后的温度需要在室温中自然回复到室温，并自然干燥之后再进行下一道工序处理。冷处理的冷却介质采用液氮。采用两次冷处理，可使残留奥氏体消除比较彻底。在两次处理之间，采用1201h的低温回火，可消除残留奥氏体的稳定性，提高二次冷处理的效果。3.5.2.3 回火 一般轴承钢的回火工艺为15018023h，硬度61HRC。对于没有进行冷处理工序而且要求精度高的轴承件应该采用两次回火。用于制造模具、工具时也应该进行两次回火，以保证工件的回火程度充分，防止磨削裂纹或置裂。 淬火、回火后的加工中

31、，由于工件的技术要求硬度为高硬度，在磨削或精车之后会产生额外应力，这个应力会导致工件表面龟裂或发生尺寸变化。在这类加工之后应立即附加12次低于原始温度2030，保温时间为3h的回火，以消除应力，温度组织，提高尺寸稳定性，防止工件置裂。GCr15轴承钢的回火根据工件不同的硬度要求确定回火温度。具体情况见下表：材料牌号淬火回火温度/淬火介质硬度HRC不同温度回火后的硬度值HRC常用回火温度范围/硬度HRC150200300400500550600Gr15835850油636461554941363115017061653.6 合金工具钢的热处理工艺我公司目前主要使用的Cr12、Cr12MoV等材料

32、为合金工具钢，是是广泛用于模具行业的冷作模具钢,具有高淬透性、高耐磨性和热处理变形小的特点。3.6.1 Cr12的热处理工艺 Cr12钢材是应用广泛的冷作模具钢，具有高强度、较好的淬透性和良好的耐磨性，但冲击韧性差。主要用作承受冲击负荷较小，要求高耐磨的冷冲模及冲头、冷切剪刀、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉延模和螺纹滚模等。3.6.1.1 Cr12的淬火加热 当Gr12钢加热到600左右时，热应力增至最大，成为影响工件变形的主要因素；当加热到800左右时，组织应力又成为影响工件变形的主要因素。为了消除这两种应力的影响，Gr12钢须采用下述（分级加热）淬火加热工艺：工件300以下装炉，随

33、炉升温至600650，保温0.52h；再加热至800850，保温保温0.52h，然后升至950980，保温0.52h。 注：具体保温时间视工件有效尺寸而定。3.6.1.1 Cr12的淬火冷却 Cr是Gr12钢中的主要合金元素。在淬火加热时，由于大量Cr的碳化物溶入奥氏体中，增大了含Cr量，大大提高了其淬透性。实践证明，在正常淬火条件下，截面为200300mm 的工件均可在油中淬透，尺寸在20mm 以下的小零件甚至在空气中冷却就可以淬硬。 因此，对于有效尺寸在20mm以下的Cr12工件采用空淬，在静止空气中冷却至4050（用手接触感觉热但不烫）立刻入炉回火。有效尺寸大于20mm工件采用油淬；工件

34、出炉后在空气中预冷至840850（工件呈桔红色稍发白）淬入油中，同时用压缩空气搅拌淬火油，当油冷至150180（工件出油后冒白烟但不着火）时出油，再空冷至4050立刻入炉回火。 Ac1（810）以上的预冷淬火有助于降低淬火热应力，接近Ms(180)点时空冷可以降低马氏体转变时的组织应力。从而将工件的淬火变形、开裂倾向降至最小。3.6.1.1 回火Cr12合金钢的回火根据工件不同的硬度要求确定回火温度。具体情况见下表：材料牌号淬火回火温度/淬火介质硬度HRC不同温度回火后的硬度值HRC常用回火温度范围/硬度HRC150200300400500550600650Cr12950980油6164636

35、1575553494439180200606232035057583.6.1 Cr12MoV的热处理工艺 Cr12MoV钢是目前国内广泛使用的冷作模具钢之一。该钢具有淬透性好硬度高且耐磨、热处理变形小等优点，常用于制作那些承受重负荷、生产批量大、形状复杂的冷作模具，如冷冲、压印、冷镦、冷挤压模等。 在生产中，对Cr12MoV钢一般有两种不同的热处理工艺，即一次硬化热处理方法和二次硬化热处理方法： 一次硬化热处理方法是采用较低的淬火温度进行淬火，然后进行1-2次低温回火，一般淬火液选用淬火油或硝盐浴；回火温度为160200，回火时间为24h，回火次数以两次为宜，这样在加工过程中工件不宜开裂。 二

36、次硬化热处理方法是采用较高的淬火温度进行淬火，然后进行多次高温回火，从而达到二次硬化的目的。经二次硬化，Cr12MoV钢会有较高的红硬性、耐磨性和回火稳定性，但强度和韧性会稍微降低。一般淬火液用淬火油或硝盐浴，采用单液淬火或双液分级淬火。采用490520温度回火后，工件硬度也可以提高到6062HRC，回火一般以3次为宜。在二次硬化热处理时结合深冷处理即在淬火一次后进行-78的冷处理后，只需在480回火一次。3.6.1.1 Cr12MoV钢的预备热处理 Cr12MoV 属于高碳高铬莱氏体钢。碳化物含量高，且常呈带状或网状不均匀分布，其形状、大小及分布对钢的性能影响很大，尤其大块状尖角碳化物对钢基

37、体的割裂作用较大，往往成为疲劳断裂的策源地。经过改锻，碳化物被击碎，偏析状况得到有效改善，但其形态还不理想，且锻后硬度也偏高。因此Cr12MoV 钢锻后常采用球化退火作为预备热处理，以获得均匀、细小的球形碳化物，降低硬度，改善切削加工性能，同时为后续淬火做好组织准备。当常规球化退火工艺效果不理想时，可采用锻后调质处理，即锻后稍作停留，让奥氏体回复和开始再结晶，然后立即淬火，700750回火。（如不需锻造的工也可在粗加工后、或在精加工前增加一道调质工序）3.6. 1.2 Cr12MoV钢的最终热处理3.6.1.2.1 Cr12MoV钢的淬火 Cr12MoV钢一般淬火温度为10001040，而调质

38、的淬火温度可达1120，高的温度一方面促进了较小碳化物的完全溶解，另一方面也促进了大块碳化物尖角的局部溶解；而且，溶入基体的碳化物在随后高温回火过程中再度均匀弥散析出,使碳化物的形态，大小及分布得到改善,有利于提高模具的强韧性。3.6.1.2.2 Cr12MoV钢的冷处理 Crl2MoV钢经-196，12h深冷处理后的力学性能数据表明：在相同热处理工艺条件下，经深冷处理比未深冷处理的抗断裂应力、HRC值都有较大提高，特别是冲击韧性提高0.7倍以上。 Crl2MoV钢经-170，保温时间分别选l12 h，未深冷与深冷12h的力学性能对比，其中以保持12 h为最佳。Crl2MoV钢深冷处理后的耐磨

39、性、冷冲模具的正常失效形式主要是冲击磨损失效，故试验采用冲击磨损试验机，测定不同参数的磨损量，对比深冷处理后的效果，结果表明，深冷试样的磨损量明显低于未深冷的试样，即耐磨性提高，在相同的热处理和磨损次数条件下，经深冷处理的抗冲击磨损性能明显提高。 深冷处理可以促使马氏体(M)数量增加，残余奥氏体晶粒变小。有资料指出，为了使裂纹不易产生，可以采取减小晶粒直径形成的工艺方法。深冷处理细化了奥氏体晶粒，改变了金属断裂过程中的能量吸收状态，导致钢的强韧性提高。通过TEM观察，发现在原淬火马氏体晶粒内部有直径为36nm的微细碳化物弥散析出，主要分布在马氏体的孪晶带上。由于微细碳化物的析出过饱和固溶体(M体)的轴比降低，即减少了马氏体晶格畸变能，因此有利于提高钢的韧性。微细碳化物的弥散分布还有利于弥散强化作用。 深冷处理不仅提高了钢的强韧性、耐磨性、工件使用寿命，而且能稳定工件尺寸，改善加工精度及表面质量，挽救一些尺寸超负公差的零件。3.6.1.2.2 Cr12MoV钢的回火 Cr12MoV钢的回火程度是