Cr12型钢二次硬化机理

孤鸿踏雪

所谓二次硬化的机理由弥散硬化和二次淬火硬化两种，大家不妨从Cr12型钢的合金化特点来讨论一它的二次硬化机理。

孤鸿踏雪

是这个题目不好吗？还是大家没有兴趣？

guan416732950

杨工 我有兴趣 你不妨先谈谈 让我学习下

孤鸿踏雪

谢谢您关照此帖。既然您有兴趣，我就同您交流如下：
   首先我们要熟悉一下二次硬化的两种机理。二次硬化的原因之一是：某些含有强碳化物形成元素的合金钢，淬火后高温回火形成极细的、高度弥散的特殊碳化物，这些特殊碳化物是渗碳体溶解在位错区的沉淀，多呈丝状或细针状，而且与α相保持共格关系。在稍高于回火曲线上的温度时，这种特殊碳化物就开始形成，随着温度的的升高，碳化物数量增多，尺寸也逐渐增大，与α相共格畸变加剧，直到达到硬度峰值，这便是弥散硬化机理；
   其次，某些合金钢由于合金元素降低Ms点，故高合金钢淬火组织中往往有较多的残奥，高温回火时碳化物析出，降低了这种残奥中的合金元素和碳的含量，使Ms点升高，从而使贫化了的残奥在回火冷却时转变为马氏体，常称之为二次马氏体，这种马氏体类似于过冷奥氏体淬火形成的马氏体，只是其合金元素含量和碳含量低于过冷奥氏体淬火时直接形成的马氏体。由于形成二次马氏体，使钢件硬度提高，所以常称之为二次淬火硬化机理。
   根据对Cr12型钢的合金化分析，由于Cr的碳化物不产生弥散硬化作用（这是因为Cr7C3型碳化物在500~550℃迅速粗化、聚集所致），而Cr12Mo、Cr12MoV、Cr12Mo1V1虽含有少量Mo和V，但Mo和V的碳化物（MoC、V4C3）析出温度较其高温回火温度要高，故Mo、V的碳化物弥散硬化效果并不显著。由此可见，Cr12型钢的二次硬化效果主要依赖于淬火后回火过程残奥分解及贫化后的二次淬火机理。
   值得注意的是：当淬火温度过高或在较高温度保持时间太长时，淬火组织会含有大量的残奥（当达到60％以上时工件失去磁性），非常稳定，绝非多次高温回火可以显著减少的！
   一管之见，还望起到抛砖引玉的作用！

guan416732950

非常感谢杨工的赐教 我很敬重你 我受益非浅.我才真正知道了什么是二次硬化 为什么会有二次硬化.
我情愿做一个善于交流的无学问者 也不愿做一个博学而不善于交流的人 是二次硬化 为什么有二次硬化.

yhcyuan

楼主，你所说的高温淬火温度对Cr12MoV来说是多少，能否介绍一下该材料的球化退火中高温调质的工艺。比如说，多高的淬火温度，为了使共晶碳化物溶解1150可以吗？高温保温时间是透烧后半小时吗？我正在研究高温调质工艺，还请帮忙指点一二，不胜感激！

jin3210

关注!表示强力关注.

孤鸿踏雪

回6#楼yhcyuan先生：
   1.Cr12MoV的二次硬化法淬火（又称高温淬火）温度以1100℃左右为宜，用此温度淬火（Ms约为-140℃），一般要经中温（800~850℃）预热，高温保温时间以15~20s/mm（盐炉加热），一般模块油冷淬火，油冷时间以3~5s/mm计；复杂模具常采用分级淬火，硝盐停留时间0.20~0.30min/mm。淬火后硬度为42~45HRC，经对此高温回火或冷处理后，硬度可爬升至59~64HRC；
   2.至于你所说的“球化退火中高温调质的工艺”，恕我愚钝，至今不明白这句话的意思，关于Cr12MoV的调质问题，我将另帖专门讨论；
   3.“为了使共晶碳化物溶解，采用1150℃”，不可以。这是由于淬火温度高，奥氏体中溶解了较多的碳和合金元素，使Ms点大大降低，淬火后有大量残奥，使淬火后的硬度明显降低，且由于淬火温度高于1100℃以后，晶粒便急剧增大。所以，若有较严重的碳化物偏析，必需靠锻打来解决；
   4.关于高温保温时间，前面说的以15~20s/mm计，实际上这个系数偏大，根据本人所作试验，由于采用了中温预热，所以以15~16s/mm计算即可；
   5.值得提醒的几个问题：①有资料介绍采用1200℃的高温淬火温度，值得推敲和进一步试验验证；②高温保温时间不宜太长，否则会使奥氏体中融入大量的碳和铬，从而使淬火后的组织的残奥量急剧增大，以至于淬火后的硬度低于40HRC，而且残奥变得非常稳定，这样，在以后的多次高温回火中无法取得预期的二次硬化效果；③Cr12MoV钢在一般淬火温度下只能溶解少量的碳化物，退火后的碳化物总量约为17％，在1040℃仍可保留14％左右。

米兰妖刀

Cr12MoV淬火后由于残余奥氏体数量较多，导致硬度在50HRC左右，进行510°~520°多次回火也可以使其产生二次硬化，硬度可提升到59~60HRC.Cr12MoV

热火

呵呵 向杨工学习。Cr12型钢是属于淬火时形成过多的残奥（Cr元素为扩大奥氏体区元素）在高温回火时残奥转变发生二次马氏体转变即所谓的二次淬火硬化。另外还有弥散硬化：向高速钢W18Cr4V在高温回火时形成合金碳化物起到弥散强化的作用即弥散强化。

孤鸿踏雪

1.Cr12MoV钢的中温淬火法
   前些年，我国的热处理工作者在原有的两种淬火方法基础上，又研究开发了一种“中温淬火法”。其要点是：采用1060℃的中温淬火并深冷处理后，于400℃回火，硬度可达60HRC以上。在实际生产中，为防止淬火后直接冷处理会引起开裂，常在淬火后，先进行200℃的低温回火，再进行深冷处理（温度可达-196℃），使残奥消失殆尽。
   由此可见，这种中温淬火法与原二次硬化法（即高淬高回法）相比，不仅大大降低生产成本，而且还大大缩短了生产周期。同时，中温淬火法克服了原一次硬化法（即低淬低回法）淬火后由于回火温度过低，残留应力不能彻底消除，致使在放电加工过程中屡屡炸裂的缺陷。是一种值得大力推广的工艺方法！
   2.Cr12MoV钢的调质问题
   其实，在模具制造中，调质是仅适于碳素工具钢和低合金工具钢的工艺，尤其是近共析成分的碳素工具钢（T7~T9）和低合金工具钢（CrWMn、9CrWMn、9Mn2V、9CrSi等），由于这些模具钢球化退火温度范围较窄，球化效果差，质量不易控制，所以常采用调质处理代替其它预备热处理方法。
   有文献专门报道，模具制造应慎用调质。本人对此观点深表赞同，其原因如下：
   模具钢一般具有较高的碳含量和合金元素含量。其淬火组织主要是凸镜片状的高碳（孪晶）马氏体，这种马氏体片之间大致呈50°夹角“Z”字形排列，且马氏体片在爆发形成时以1500~2000m/s的速度与其毗邻的马氏体片发生剧烈撞击，据介绍，一片马氏体形成仅需0.00000007s的时间。后形成的马氏体以极高的速度撞击先形成的马氏体片，形成很高的应力场；由于这类马氏体属于{225}γ型，不易发生塑性变形来松弛这种应力（马氏体片的中脊乃是密度更高的极细孪晶），所以极易形成“穿片型”显微裂纹，这些显微裂纹即使在高达704℃温度进行长达63h的高温回火，也难以焊合。有资料介绍：对于模具钢，尤其是含碳量较高的模具钢，最多只能重淬一次，原因是每重淬一次，就在模块内产生并保留一批裂纹。模具钢若以调质做为预备热处理，其最终热处理的淬火等同于重复淬火，这种隐含一定数量微裂纹的模具钢在放电加工中，具有极强的开裂敏感性。
   其次，调质对改善过共析成分的高合金钢内部组织的效果并不显著。以Cr12MoV为例，其属于莱氏体钢，其中Cr是提高碳化物不均匀性的极强烈元素，在Cr12MoV钢中，Cr含量高达11~13％，淬火后的Cr12MoV钢，组织为：淬火马氏体+残奥+未溶碳化物，未溶碳化物主要以（Cr，Fe）7C3状态存在，当淬火后的Cr12MoV钢经高温回火达650℃左右时，原淬火组织中的淬火马氏体、残奥和未溶碳化物均发生一系列复杂的变化，马氏体可发生连续式分解并产生不同类型的碳化物，残奥则分解为固溶体和碳化物，而未溶碳化物则开始聚集、长大，从而使钢中的碳化物再次呈现不均匀现象，以致使钢件的切削性能不但不能改善，而且会大为下降！
   综上所述，模具钢应慎用调质，高碳高合金模具钢尤为如此！

zslgyjl

CR12二次硬化后韧性是否较差？

孤鸿踏雪

不仅不会差，而且应该优于一次硬化法淬火。

yhcyuan

那么，采用双共析工艺，1150高温淬火720回火，减少共晶碳化物的大小，机加工后在进行1030淬火，520回火两次，硬度在48-53之间。这样的工艺不知道可行否！

yhcyuan

说明一点，我们主要是要求Cr12MoV的耐磨性，在20MPa的油泵中作定子用，后续还有离子氮化处理

孤鸿踏雪

恕我孤陋寡闻，我不知道你所讲的“双共析工艺”是何种工艺，能否给予详述？

所以因为

杨工，有人认为根据模具的服役条件，保留一部分残奥对其冲击韧性有好处，所以，不提倡进行深冷处理，不知你的看法是怎样的？

yhcyuan

可能我表述不清楚，就是1120+720一次1030+520+520两次淬火工艺，另外我发现有时锻打后的Cr12MoV碳化物不大但量很多，这是怎么回事？锻打后冷到室温没回火，我们直接球化退火会有影响吗？

孤鸿踏雪

非常赞同沈工观点。但这个“一部分残奥”非常关键，残奥数量太多就会影响强硬度和耐磨性，但保留这“一部分有益的残奥”如何控制和量化，不知仁兄可有经验传授？

孤鸿踏雪

关于碳化物数量问题，你可以参阅8#帖；只要你确定碳化物尺寸不大，数量多一点并无大碍。但还要看一看碳化物的分布状态，如带状、网状等，如果偏析严重，则应在球化退火前先进行1~2次正火。