新钢种5Cr8NoVSi的认识与比较

新钢种5Cr8NoVSi的认识与比较
5Cr8NoVSi钢是近年来我国应用较多的新钢种，主要用于耐冲击性工模具和薄刃刀具上。

但是，目前对5Cr8MoVSi钢的热处理工艺研究较少，所生产的工模具常发生硬度不高和断裂失效现象。

工模具钢5Cr8MoVSi(0.55C，8.13Cr，1.38Mo，0.45V，0.72Si)经840℃退火硬度为HB218，钢中碳化物以M23C6为主，并有少量的MC和M7C3。

该钢合适的淬火温度为980-1050℃，最高硬度为HBC60-61。

随淬火温度升高，淬火马氏体由板条状和针状马氏体组织过渡到板条状马氏体组织，剩余碳化物主要为MC和M7C3，为减少残余奥氏体量，该钢应进行二次或三次回火。

工模具钢5Cr8MoVSi，化学成分/% C Mn Si Cr Mo V S P ，0.55 0.45 0.72 8.13 1.38 0.45 ≤0.02 ≤0.03，试样经840℃退火硬度为HB218，退火显微组织为球状珠光体，如图1所示。

碳化物的平均尺寸为0.94μm，体积分数约为0.32。

碳化物相以M23C6，为主，其次有M7C3和MC。

淬火实验温度为880℃、900℃、930℃、950℃、1000℃、1050℃。

随淬火温度升高，淬火硬度升高。

1000℃淬火时，硬度为HRC60；1050℃淬火时，硬度为HRC60.3。

淬火组织为马氏体、剩余碳化物和残余奥氏体。

在950℃淬火时，马氏体由针状马氏体和板条状马氏体组成，针对马氏体的比例较大，剩余碳化物呈小颗粒状或点状分布；1000℃淬火时马氏体仍然由针状马氏体和板条
状马氏体组成，剩余碳化物呈点状分布，残余奥氏体夹在马氏体针或板条之间；1050℃淬火时，马氏体以板条状马氏体为主，只有少量的针状马氏体（＜10%），残余奥氏体量增多，剩余碳化物极少，尺寸也更小。

金相分析表明：随温度程式高，奥氏体晶粒度变大，马氏体针变长，剩余碳化量减少，尺寸变小，淬火试样残余奥氏体量随淬火温度升高而升高，1000℃淬火时，残余奥氏体量约10%。

奥氏体晶粒尺寸随淬火温度升高而升高，淬火马氏体板条或针状尺寸也与晶粒度尺寸对应。

回火温度小于380℃时，随回火温度升高，回火硬度降低。

在此区间，主要是马氏体分解过程，马氏体含碳量降低，马氏体晶体结构的正方度（c/a）下降。

在480-500℃回火，有明显的二次硬化现象。

485℃回火最高硬度为HRC58，比淬火硬度低2HRC 左右。

二次硬化主要是MC（VC）沉淀硬化的效果。

随回火温度升高，残余奥氏体量减少。

只通过一次回火残余奥氏体分解较少，通过三次回火残余奥氏体量可降低到6%左右。

工模具钢5Cr8MoVSi碳含量为0.55%，淬火马氏体形态为板条状和针状[1]。

在较低的温度下淬火时，剩余碳化物量较多，在靠近碳化物的奥氏体区中，因碳化物溶解过程中碳的扩散呈梯度分布，因此，有局部高碳区。

局部高碳区在冷却过程中转变成针状马氏体，其亚结构是孪晶[2]。

在较高的温度下淬火，剩余碳化物主要是少量的VC和M7C3，溶解速度很慢，因此大部分奥氏体区域碳含量均匀化，尽管此时奥氏体平均碳含量高，但是相对于高碳奥氏体来说，其含量还是低的。

所以在较高温度淬火时，板条马氏体比例增大。

板条马氏
体比针状马氏体韧性高，因此，该钢可以在较高的温度下淬火。

但板条在300-400℃回火时，因析出的碳化物沿板条分布，会显示出回火脆性[3]。

所以，在较高的温度下淬火，获得以板条状马氏体为主的显微组织时，应避开回火脆性区，或者以较高温度回火（450-520℃），或者在较低温度回火（150-250℃）。

如果需较低的回火硬度，则应提高回火温度（520℃以上）方能避开回火脆性区。

不过此时需要严格控制回火制度，否则，回火硬度会随回火温度变动发生很大的变化。

另外，对残余奥氏体量要求降低至最小的薄刃工模具，淬火后应进行二次回火或三次回火[4]。

9SiCr钢为高碳合金工具钢，韧性较好，具有较好的回火稳定性，热处理时变形小。

该钢中碳化物分布均匀，不易析出碳化物网，并易于正火消除，通过正火可以消除网状以及粗片碳化物组织。

但是抗压强度和耐磨性不足，加工性较差。

该钢的表面残余含碳量为0.6%—0.7%的脱碳层时，由于碳化物的减少使得表面层的过热敏感性增大。

经正常加热淬火以后表面硬度仍可以达到60—62HRC，但其抗弯强度却下降40%—50%。

表面层晶粒度达到7级，心部为10级。

该钢锻造性能良好，由于易脱碳，需要在中性气氛或者保护气氛炉中加热。

施以锻热调质处理，可以获得细密的回火索氏体组织，简化工艺，省时节电，既有良好的切削加工性能，又有理想的余热处理组织。

该钢受热软化温度为320℃，淬透性比铬钢好，油淬淬硬性深40—50mm。

该钢零保温淬火韧化工艺，可以消除搓丝=板因常规淬火加热氧化脱碳
造成的早期失效，不均匀奥氏体修或可以细化马氏体，搓火后得到隐晶马氏体或者细针状马氏体，这种组织强韧性好。

9SiCr量具刃具用钢，是常用的低合金工具钢，具有较高的淬透性和淬硬性，以及较高的回火稳定性。

9SiCr合金工具钢可用于制造形状复杂、变形小、耐磨性高、低速切削的工具，如钻头、螺纹工具、铰刀、板牙、丝锥、搓丝板和滚丝轮等。

塑料模具钢时，可用于顶出杆，制造尺寸家大，形状复杂和精度要求高的塑料膜。

它的化学成分有碳C ：0.85～0.95 ，硅Si：1.20～1.60 ，锰Mn：0.30～0.60 ，硫S ：≤0.030 ，磷P ：≤0.030 ，铬Cr：0.95～1.25 ，镍Ni：允许残余含量≤0.25 ，铜Cu：允许残余含量≤0.30 。

该钢用作冲制料厚≥3mm的冲裁模具中形状复杂的凸模凹模镶块,做凸模时建议硬度58—62HRC，做凹模是建议60—64HRC。

批量软料中厚板冲裁模常用9SiCr等钢，适用用耐磨性高切削不剧烈且变形小刀具，如板牙丝锥钻头铰刀齿轮铣刀拉刀等。

是一种耐磨性高和耐冲击的模具钢。

成型08-2班万伟
14085591。