5-2低合金工具钢金相检验

5-2低合金工具钢的金相检验一、低合金工具钢的成分和性能特点为了弥补碳素工具钢的不足，加入一些合金元素如锰、硅、铬、钨、钼、钒等元素。合金元素的加入提高了钢的淬透性，淬火时可用油作淬火介质，或采用其它冷却方式冷却，可减小变形开裂倾向。有数据表明，加入1%的铬，可以提高钢的淬透性2~3倍。由于合金渗碳体较稳定，所以在淬火加热时阻碍奥氏体晶粒长大。常用低合金工具钢的化学成分见表5-2。表5-2常用低合金工具钢的化学成分（质量分数，%）钢号统一数字代号CSiMnCrW供货状态硬度HBS9SiCrT301000.85~0.951.20~1.600.30~0.600.90~1.25—197~241CrWMnT201110.90~1.05≤0.400.80~1.100.90~1.201.20~1.60207~255Cr06T300601.30~1.45≤0.40≤0.400.50~0.70—187~241Cr2T302010.95~1.10≤0.40≤0.401.30~1.65—179~229WT300011.05~1.25≤0.40≤0.400.10~0.300.80~1.20187~229二、低合金工具钢的热处理低合金工具钢在淬火前一般都要经过球化退火处理，以得到粒状珠光体组织，降低硬度，改善切削加工性能，并均匀组织，为淬火作组织准备。球化退火一般采用等温退火工艺，由退火加热温度以30~40℃/h冷却至700℃左右，等温4h，再炉冷到600℃出炉。一些常用低合金工具钢的球化退火工艺见表5-3。表5-3一些常用低合金工具钢的球化退火工艺钢号加热温度/℃等温温度/℃钢号等温温度/℃加热温度/℃9SiCr790~810700~720Cr2770~790680~700CrWMn770~790680~700W780~800650~680Cr06760~790620~660低合金工具钢的淬火温度一般为Ac1+30~50℃。淬火介质多用油冷进行单液淬火，也可进行熔盐岩分级或等温淬火，可大大降低淬火应力，减小工件变形和开裂倾向。淬后采用低温回火。一些常用低合金工具钢的热处理工艺及应用见表5-4。表5-4常用低合金工具钢的热处理工艺及应用钢号淬火回火用途加热温度/℃硬度/HRC温度/℃硬度HRC油冷熔岩中冷却①油冷熔岩中冷却9SiCr865~875870~88063~6462~64160~18061~63宜作形状复杂变形要求小的薄刃工具，如搓丝板，铰刀，也可用作冷冲模CrWMn820~840830~85063~6561~63170~20060~62用作耐磨性较高，变形较小的工具，如长丝锥、拉刀，也可用作量规、精密丝杠、复杂高精度冲模Cr2830~850830~86062~6561~63150~17060~62低速切削工具，也可用作冷冲模W800~820（水冷）62~64（水冷）150~18059~61丝锥、铰刀和特殊切削工具二、典型低合金工具钢的组织特点1.9SiCr钢由于Si、Cr的加入提高了钢的淬透性，所以直径小于40mm的工件都能淬透。油淬后硬度可达62~64HRC，残余奥氏体6%~8%。钢的回火稳定性较好，经过250℃回火，硬度仍然大于60HRC。碳化物细小、分布均匀，使用时不易崩刃。通过分级或等温处理，钢的变形比较小。但是该钢种由于Si的存在，脱碳倾向较大，切削加工性相对较差。9SiCr钢常采用等温淬火工艺，等温淬火是提高模具韧性的有效方法，模具的使用寿命可提高2~3倍。图5-7是9SiCr钢等温处理后的组织，热处理工艺：870℃加热后250℃等温40min后空冷。组织为下贝氏体（约占30%的体积分数）+马氏体+残余奥氏体+碳化物，硬度57~59HRC。2.CrWMn钢由于Cr、W、Mn三元复合作用，有较高淬透性，油淬临界直径可达50~70mm；淬火后钢中的残余奥氏体约18%~20%，淬火后变形小。由于含碳量高，保证形成比较多的碳化物，并且Cr、W的碳化物比较稳定，也使淬火加热时的奥氏体晶粒细小，所以该钢种具有高硬度、高的耐磨性，CrWMn钢的回火稳定性与9SiCr钢相似，大于250℃回火后的硬度低于60HRC。由于W的作用，钢中碳化物比较多且容易形成网状。Mn元素有使钢临界点下降的作用，加入质量分数1%的Mn时，可使淬火加热温度下降10~15℃，并能使Ms点急剧地下降。这样，在淬火后会使残余奥氏体的数量增多，从而抵消淬火时因马氏体生成而产生的体积膨胀，减少淬火后的总变形量，有利于制造变形要求严格的模具和刀具。图5-8是CrWMn钢840℃加热后油冷淬火+280℃回火的组织。组织为回火马氏体基体+残余奥氏体+颗粒状碳化物，硬度为59~60HRC。图5-79SiCr等温淬火组织500×图5-8CrWMn淬火回火组织600×三、低合金工具钢的金相检验合金工具钢的检验可按照GB/T1299—2000《合金工具钢》标准的要求进行。检验金相组织是否有非正常的组织出现，常见的非正常组织有表面脱碳、过热组织、非金属夹杂、网状碳化物等，缺陷类型基本与碳素工具钢相同。下面就缺陷组织网状碳化物举例分析讨论。图5-99SiCr淬火回火组织500×如图5-9所示是9SiCr钢淬火后回火组织。热处理工艺：850℃加热保温后油冷淬火+180℃回火×1h组织：细针状回火马氏体的黑色基体+白色断续网状二次碳化物。网状碳化物按GB/T1299—2000标准中第二级别图评定为3级。二次碳化物呈粗大的断网状分布，使滚丝模的脆性增大，在滚丝时产生碎裂。粗大网状碳化物在磨削加工时易产生磨削裂纹，因此这种组织属于缺陷组织。缺陷分析：网状碳化物的产生，大多是由于终锻温度过高、冷却又较缓慢，使二次碳化物沿奥氏体晶界析出