模具正火的目的及方法

弘超

    模具材料的正火是将亚共析钢加热到Ac3 +(30 – 50℃)、共析钢和过共析钢加热到Accm+(30 – 50℃)，保温一定时间后在空气中冷却，得到珠光体型组织的热处理工艺。
模具钢正火的目的如下：
    1)作为低碳钢或渗碳模具钢的预备热处理。通过正火可细化晶粒，得到较细的片状珠光体，改善模具钢的切削加工性。对于高合金渗碳钢，正火后再进行高温回火，可以降低钢材的基体硬度，利于机械加工。
    2)改善中碳钢、碳素工具钢和合金工具钢的不良组织。主要是消除残余网状碳化物，细化粗大不均匀的片状及球状珠光体。正火作为球化退火前的工序，可加速及改善球化过程。正火用于大中型热锻模块（厚度300 – 500mm），可细化锻造组织，提高强韧性，比退火效果更佳。
    对于过共析钢的冷作模具钢，在热轧或锻造后的组织为片状珠光体+网状碳化物，若直接进行加热淬火，则组织中的网状碳化物不可能消除，仍将沿晶界呈断续或连续分布，且模具存在极大的脆性，在使用过程中容易崩刃、脆断或断裂等。同时在晶界碳化物的附近，因碳及合金元素富集，浓度高于晶界内部，直接淬火后会因组织应力而引起变形，甚至可能引起开裂，故淬火前的原始组织存在网状碳化物时必须进行正火处理。
    对于存在带状组织的模具钢，考虑到容易产生切削裂纹的问题，采用正火好于退火处理。而对于高碳高合金模具钢，因一次碳化物不容易在奥氏体中固溶，因此正火效果很差，不宜采用此工艺。对于存在带状组织的模具钢则在Ar3 – Ar1之间应加快冷却速度。
下表为模具钢改善组织缺陷的正火规范与作用。

  模具钢改善组织缺陷的正火规范与作用

牌    号          Accm、Ac3/℃        正火温度/℃        硬度HBW         作     用
T7A           770        800 ~ 820        229 ~285        促进球化，改善硬度小于165HBW毛坯的切削性能
T8A        740                241 ~302       
    T10A           800        830 ~ 850        255 ~321        加速球化或提高淬硬性，消除网状碳化物
T12A           820        850 ~ 870        269 ~ 341       
    Cr2           900        900 ~ 920        302 ~ 388        消除网状及粗片状碳化物，提高淬硬性
  9CrWMn                880 ~ 900               
9SiCr           870        900 ~ 920        321 ~ 415          消除网状及粗片状碳化物
CrWMn        940        950 ~ 970        388 ~ 514        消除网状碳化物
9Mn2        860        860 ~ 880        —        消除网状及
带状碳化物
   9Mn2V                               
CrW5           1160        880 ~900        363 ~ 477        细化组织，提高淬硬性
   5CrMnMo           760        870~890+680高温回火        ≤227        细化组织，
改善力学性能
   5CrNiMo           770                       
    45           770        850~870        170 ~ 217        改善硬度小于160HBW的毛坯的切削加工性能
   40Cr           780                179 ~ 229