如何改善Cr12冷作模具钢共晶碳化物不均匀度

如何改善 Cr12冷作模具钢共晶碳化物不均匀度 (来源:上海荔锋模具钢材有限公司)
高碳高铬型冷作模具钢常用的钢种有:Cr12、Cr12MoV和
Cr12Mo1V1等钢种,此类钢一般属于莱氏体钢,在铸态组织中存在“鱼骨状”的共晶碳化物,共晶体(奥氏体+碳化物)沿着已形成的晶界呈网状凝固,共晶体的析出即使在在冷却的条件下也难以避免。在钢的以后冷却过程中,二次碳化物从过饱和的奥氏体中析出,并沉淀在共晶体碳化物上,从而使网状碳化物量增加,网状加厚。在铸态下由于网状碳化物在存在,铸态钢变得很脆且强度很低。在钢的热加工过程中,共晶碳化物被破碎,呈网状分布的碳化物变成颗粒状碳化物并沿着变形方向延伸产生了带状碳化物。钢在铸态下的原始组织对使用性能影响很大,其中碳化物分布的不均匀性起着重要作用。
为了消除和改善莱氏体钢网状共晶碳化物,降低粗大碳化物的带状组织,必须在钢的热加工过程中采用很大的变形率才能获得分布比较均匀的碳化物。在钢经过变形时,当钢的横截面变形至1/12~1/15时(相当于变形率达到90%)网状碳化物才能消失,即使在如此大的变形量的情况下,仍保留着粗大的共晶碳化物,只有变形截面至1/30~1/40时(变形为98%左右),碳化物才能趋于均匀。
改善Cr12型的莱氏体钢共晶碳化物不均匀性常采用以下几种有效措施:
①选择合理的锭型,在满足锻造比的情况下,应尽量选择较小的锭型,一般≤150mm的材,应选择1.5t以下的钢锭。对于大截面的钢材,应选用较大的钢锭。对于同一种规格的钢材,大型钢锭的碳化物级别偏低,但是由于钢锭较大,钢锭凝固冷却条件差,易产生严重的偏析、疏松等缺陷,因此在能满足锻造比的情况下,应尽量选择较小的钢锭;
②在条件允许的情况下,加大锻造比,改善碳化物的不均匀度。在
Cr12型莱氏体钢的铸态组织中存在着数量相当大的以树枝状和板条颗粒聚集复合碳化物,为了使这些碳化物破碎,应采用大的锻造比以增加变形程度;
③采用多次镦拔,可使碳化物的分布进一步均匀。但要防止在镦粗过程中产生裂纹;
④采用电渣重熔工艺,可以使共晶碳化物细小,均匀;
⑤在浇注前加入稀土元素,进行变质处理,使铸态组织得到细化,有利于网状共晶碳化物的消除,并使碳化物的颗粒尺寸减小;
⑥优化冶炼浇注工艺参数,Cr12型模具钢熔点低,液相线的温度约为1360℃,应严格控制各期的温度,要严防还原期钢液温度过热,且在凝固过程中容易形成碳化物偏析,要严格控制出钢温度和浇注温度,一般出钢温度为1480~1510℃。在浇注时一定要控制浇注速度。


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