8.Cr12钢
(1)化学成分
Cr12钢的化学成分见表4-312。
表4-312 Cr12钢及相似国外钢的化学成分(质量分数) (%)

① GB/T 1299—2000。
② BD3钢中Ni的质量分数≤0.40%。
(2)物理性能临界点温度见表4-313。
表4-313 Cr12钢临界点温度

(3)热加工
锻造工艺规范见表4-314。
表4-314 Cr12钢锻造工艺规范

注:1.Cr12钢锻造及改锻目的。锻造成形是模具锻造的目的,但更重要的是打碎钢中的碳化物,使其分布均匀,提高强韧性,而且在模具中形成合理的锻造流线排列,促使各方向淬火变形趋向一致。因此,模具钢钢材,特别是精密模具和重载模具的毛坯,必须进行合理的改锻,从而提高加工效率和保证热处理的质量,显著提高模具使用寿命。
2.Cr12钢锻造工艺要求。锻造加热时要先预热,再逐渐升温,注意工件放置的位置要适当,且应注意翻料,以使加热均匀。操作时,一定要严格按照锻造工艺规范,其关键在于毛坯加热温度及保温时间。加热时间短,温度低,工件未烧透,变形抗力太大,使锻件产生裂纹;而加热温度过高,会使毛坯过热或过烧,导致锻打碎裂而报废;保温时间长,会造成晶粒长大及表面严重脱碳。锻打时多向镦拔,反复镦粗、拔长,将网状碳化物和共晶碳化物打碎,消除碳化物的不均匀性。锻后应注意缓冷并及时退火,防止变形和开裂。
(4)热处理
1)预备热处理工艺规范(表4-315)。
表4-315 Cr12钢预备热处理工艺规范

2)淬火。
① 推荐的淬火规范(表4-316)。
表4-316 Cr12钢推荐的淬火规范

② Cr12钢采用不同的淬火工艺后的效果(表4-317)。
表4-317 Cr12钢不同热处理工艺的性能对比(https://www.daowen.com)

注:所有试样均在180℃回火2次,每次1.5h。
① 磨损试验在P-2球盘磨损试验机上进行,对磨材料为YT30硬质合金,荷重600g,转速为400r/min,干磨损,用万分之一感量的天平称量。
③ 淬火温度与硬度的关系(表4-318)
表4-318 Cr12钢淬火温度与硬度的关系

3)回火。
① 推荐的回火工艺规范(表4-319)。
表4-319 Cr12钢推荐的回火工艺规范

注:回火温度一般为180~200℃,硬度≥60HRC。为了避免产生电火花线切割裂纹和磨削裂纹,提高模具的韧性,常采取400℃回火。回火后硬度为54~58HRC。回火脆性区为275~375℃,在回火时应尽量避开回火脆性区。
② 回火温度与硬度的关系(表4-320)。
表4-320 Cr12钢回火温度与硬度的关系

注:955℃油淬。
4)固溶双细化工艺。
固溶双细化工艺完全利用热处理方法,使碳化物细化、棱角圆整化,同时使奥氏体晶粒超细化,其主要的工艺措施是高温固溶和循环细化。高温固溶可以改善碳化物的形态和粒度。循环细化的目的在于使奥氏体晶粒超细化。Cr12钢的固溶双细化工艺见表4-321。
表4-321 Cr12钢的固溶双细化工艺

注:钢经固溶双细化工艺处理后,其冲击韧度可以提高,模具使用寿命可以提高几倍,工序虽然增加,单位成本有所上升,但总的经济效益仍然很高。
(5)力学性能
Cr12钢属于高碳高铬类型的莱氏体钢,碳的质量分数高,冲击韧度较低、易脆裂,而且容易形成不均匀的共晶碳化物。钢中存在大量Cr元素形成(CrFe)7 C3化合物,使渗碳体碳化物减少。淬火加热时碳化物大量溶入奥氏体中,淬火后得到高硬度马氏体,回火时马氏体析出大量弥散分布的碳化物,形成良好的耐磨性。该钢经过适当的热处理工艺,可获得强韧性组织。
(6)材料应用
Cr12钢具有高硬度和良好的耐磨性,所以在冷作模具中得到广泛应用,多用于制作承受冲击负荷较小的要求高耐磨性的冷剪切刀、钻套、量规、冲头、搓丝板、冲模、拉丝模、冷挤压模、压印模、拉深模和滚丝模等。