化学成分对冷作模具钢组织的影响

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冷作模具是以Cr12系列钢为主选材料的用量最大的一类工具钢，近年来市场需求呈现迅速上升趋势。该类材料是在碳素工具钢基础上通过添加多种合金元素来提高其使用性能。Cr是钢中的主要元素，铬元素的固溶强化保证了冷作模具钢的性能要求，提高了钢的淬透性和回火强度，并在回火时产生二次硬化现象，与C形成的(Cr，Fe)7C3提高了钢热处理后的耐磨性和硬度。添加Mo、V、W、Si等既可以调整碳化物的分布形态、细化晶粒，又可以提高钢的淬透性、耐磨性、热硬性，实现了工模具钢对性能的各种要求。本文通过实验探讨了化学成分对工具钢碳化物组织形态的影响。

本文选取了应用最广泛的7种不同成分的工具钢进行试验，成分如表1所示。所有试样均采用EF+LF+VD工艺冶炼，浇铸成50mm棒材制成金相试样后，用4%HNO3+酒精进行腐蚀，在金相显微镜及MAAS图像分析仪上观察钢的组织分布。

表1 实验用钢的化学成分(质量分数,%)

钢种牌号	C	Si	Mn	Cr	W	Mo	V
Cr8	1.60	0.20	0.20	7.50	-	-	-
	1.90	0.60	0.60	8.50	-	-	-
Cr12	2.00	≤0.40	≤0.40	11.50	-	-	-
	2.30			13.00	-	-	-
Cr12W	2.00	0.10	0.30	11.00	0.60	-	-
	2.30	0.40	0.60	13.00	0.80	-	-
Cr12WSi	2.00	0.70	0.20	11.50	0.60	-	-
	2.20	1.00	0.40	12.50	0.90	-	-
Cr12MoV	1.45	≤0.40	≤0.40	11.00	-	0.40	0.15
	1.70			12.50	-	0.60	0.30
Cr12Mo1V1	1.40	≤0.60	≤0.60	11.00	-	0.70	0.60
	1.60			13.00	-	1.20	1.10

Mo、V使钢中碳化物形态分散，且加热时很难溶于钢中。Cr含量的增多使钢中碳化物含量增多。Si提高了钢的强度和硬度，并且阻止碳元素溶入钢中，从而延缓钢的回火硬度的降低，提高钢的回火稳定性。添加0.05%镧铈合金和0.05%稀土镁可使实验钢的共晶莱氏体碳化物形态更加圆润、不构成网状，由此提高钢的热塑性，有利于Cr12系列冷作模具钢的锻造和轧制。

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