Cr12MoV冷作模具钢渗氮工艺的研究进展
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｒ１２Ｍ ｏＶ ｓｔｅｅｌ；ｓｕ ｒ ｆａｃｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｈｅａｔ ｔ ｒｅａｔｍｅｎｔ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｐｒｏｐｅ￣ｙ
Ｃｒ１２ＭｏＶ 钢 因其 具有 淬透 性好 、硬 度高 、耐 磨 性 好 、热 处 理变 形 小和 回火稳 定性 好等特 点，是 国 内广 泛 使用 的冷 作模 具钢 之 一 ，在冶 金 、机 械 制造 、 电机 电器 制造及 无 线 电、电工仪 表行 业 中 占有 重要 地 位【ｌ１，常被 用 于制 作承 受 重 负荷 、形状 复 杂 、大 批量生产的冷作模具，如冷冲 、冷镦 、冷挤压模等 等 。 由于 Ｃｒ１２ＭｏＶ 钢 属 于高 Ｃｒ钢 ，钢 液 在结 晶 时析 出 的大量共 晶碳化物 很 稳定 ，常规 热处 理细化 较 难 ，即 便经过 压 延处理 ，组 织 中仍有 明显 的带 状 或 网状 碳 化物 是分 布不 均匀 ，而 这种 组织 的塑 性 、 韧 性 差 ，也 是 Ｃｒｌ２ＭｏＶ 钢 韧性 差 的原 因 。在热 处 理 中，在 呈不规 则 碳化物 周 围造 成应 力集 中 ，从 而
关键词 ： Ｃｒ１２ＭｏＶ钢；表面化学热处理；微观组织结构 ；性能 中图分类号 ：ＴＧ１６１ 文献 标识 码：Ａ 文章编号 ：１６７４．３２６１（２０１６）０２－０１２２－０５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｄｉｅ Ｓｔｅｅｌ Ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｃｒｌ２Ｍ ｏＶ Ｃｏｌｄ Ｗ ｏｒｋｉｎｇ
ｈｉｇｈ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｉｎ ｉｔｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｓｐｅａｋｉｎｇ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｓｅｖｅｒａｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｔ ｒｅａｔｉｎｇ
第 ３６卷第 ２报 （自然科 学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏ１．３６，Ｎ ｏ．２ Ａｐｒ．２０１６
本刊核心Ｃ层次ｒｌ论 ２文Ｍ ｏＶ冷作模具钢渗氮 工 艺 的ＤＯ研Ｉ：１０．１究５９１６￣进．ｉｓｓｎ１展６７４－３ ２６１．０２．１３
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ ａｒｅ ｓｕｍ ｍａｒｉｚｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ Ｃｒｌ２Ｍ ｏＶ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｒｏｇｒａｍ ｓ ａｒｅ ｌｉｓｔｅｄ ａｎｄ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍ ｏｒｅ．ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｓｕ ｒ ｆａｃｅ ｔ ｒｅａｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｃｒ１ ２Ｍ ｏＶ ｉｓ ａｌｓｏ ｅｖａｌｕａｔｅｄ．
ＺＨＡＮＧ Ｑｉａｎｇ，ＺＨＡ０ Ｚｕｏ－ｆｕ，ＱＩ Ｊｉｎ—ｇａｎｇ，ＸＵ Ｇｕｏ·ｘｉａｎ
（Ｍ ａｔｅｒ ｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｍ ａｎｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｒｌ２Ｍ ｏＶ ｓｔｅｅｌｉＳ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｄｉｅ ｓｔｅｅｌ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．ａｎｄ ｔｈｉｓ ｌｅｄｅｂｕｒｉｔｅ ｓｔｅｅ１ ｈａｓ ａ
赵作福（１９７８·），男 ，辽宁锦州人 ，实验师 ，博士 。
第 ２期
张强等：Ｃｒ１２ＭｏＶ冷作模具钢渗 氮工艺的研 究进展
１２３
１ 渗氮工 艺
１．１ 固体、液体渗氮 １９８４ 年 李 少 君 等 【７】采 用 固 体 氮 化 方 法 对
Ｃｒ１２ＭｏＶ合 金钢 进 行 固体渗 氮 ，并进行 热 处理及 精 加工 成型 。在 ５００－－５６０ ℃对 Ｃｒｌ２ＭｏＶ 合金 钢进 行 固体渗氮，其硬度稍有提高 ，渗层深度约为 ８～１５ Ｉｘｍ，渗氮 后零 件 的尺 寸稍 有变 化 ，模 具的疲 劳寿 命 和抗 冲击 性 能得 到显著 提 高 ，裂纹 产 生 的敏 感性 降 低 ，工件 的使 用寿 命 明显提 高 。
张 强 ，赵作福 ，齐锦 刚，徐 国献
（辽 宁工业 大学 材料 科学 与工 程学 院 ，辽宁 锦 州 １２１００１）
摘 要 ： Ｃｒ１２ＭｏＶ 钢是国 内使用最广泛的高碳高铬莱 氏体型冷作模具钢 ，优 良的表面处理工艺是保证其高 强度高寿命 的前提 ，本文概述 了 Ｃｒ１２ＭｏＶ钢的渗氮表面化学热处理工艺，以及 不同工艺处理 下 Ｃｒｌ２ＭｏＶ钢 的微 观组织结构和性 能的改变 ，阐述 了 Ｃｒ１２ＭｏＶ钢化 学热 处理 的研 究现 状及 发展趋势 。
降低 模具 的使 用寿 命 ，这 也使 其对 热加 工工 艺及热 处理 工 艺要 求很 高【ｊＪ。化 学热 处理 可 以大幅 度提 高 Ｃｒｌ２ＭｏＶ钢 工 件 的使用 性 能，延 长其使 用寿 命 ，目 前 已广泛用于模具钢的表 面处理Ｌ４Ｊ，其 中渗氮处理 是 化学 热 处 理 中最 常 见 的方法 之 一 ， 其常 用 的 渗 氮方 法有 固体 渗氮 、液 体渗 氮 、气 体渗 氮 、离子渗 氮 、碳氮 共 渗【５Ｊ、超 声波 冷锻 技术 渗氮 、真 空脉冲 渗 氮等 。渗 氮处 理可 以有 效提 高工件 的表 面硬 度 、 耐 磨性 、耐疲 劳强度 以及 耐 蚀性 Ｊ，但渗 氮 的周期 长 、氮化 成 本高 、效率 较低 ，为 此科研 工作 者们 不 断探索 Ｃｒｌ２Ｍｏｖ钢 渗氮 的新 工艺 。
收稿 日期：２０１５．０３．１ｌ 基金项 目：国家 自然科 学基 金 （５１３５４００１）；辽宁省高等学校创新团队项 目 （ＬＴ２０１３０１４）；辽宁省教育 厅重 点实验室基础研
究项 目 （ＬＺ２０１４０３１）： 国家青年基金 （５１４０５２１５） 作者简介：张 强（１９８２－），男 ，辽宁绥中人 ，本科生 。
Ｃｒ１２ＭｏＶ 钢 因其 具有 淬透 性好 、硬 度高 、耐 磨 性 好 、热 处 理变 形 小和 回火稳 定性 好等特 点，是 国 内广 泛 使用 的冷 作模 具钢 之 一 ，在冶 金 、机 械 制造 、 电机 电器 制造及 无 线 电、电工仪 表行 业 中 占有 重要 地 位【ｌ１，常被 用 于制 作承 受 重 负荷 、形状 复 杂 、大 批量生产的冷作模具，如冷冲 、冷镦 、冷挤压模等 等 。 由于 Ｃｒ１２ＭｏＶ 钢 属 于高 Ｃｒ钢 ，钢 液 在结 晶 时析 出 的大量共 晶碳化物 很 稳定 ，常规 热处 理细化 较 难 ，即 便经过 压 延处理 ，组 织 中仍有 明显 的带 状 或 网状 碳 化物 是分 布不 均匀 ，而 这种 组织 的塑 性 、 韧 性 差 ，也 是 Ｃｒｌ２ＭｏＶ 钢 韧性 差 的原 因 。在热 处 理 中，在 呈不规 则 碳化物 周 围造 成应 力集 中 ，从 而
关键词 ： Ｃｒ１２ＭｏＶ钢；表面化学热处理；微观组织结构 ；性能 中图分类号 ：ＴＧ１６１ 文献 标识 码：Ａ 文章编号 ：１６７４．３２６１（２０１６）０２－０１２２－０５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｄｉｅ Ｓｔｅｅｌ Ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｃｒｌ２Ｍ ｏＶ Ｃｏｌｄ Ｗ ｏｒｋｉｎｇ
ｈｉｇｈ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｉｎ ｉｔｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｓｐｅａｋｉｎｇ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｓｅｖｅｒａｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｔ ｒｅａｔｉｎｇ
第 ３６卷第 ２报 （自然科 学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏ１．３６，Ｎ ｏ．２ Ａｐｒ．２０１６
本刊核心Ｃ层次ｒｌ论 ２文Ｍ ｏＶ冷作模具钢渗氮 工 艺 的ＤＯ研Ｉ：１０．１究５９１６￣进．ｉｓｓｎ１展６７４－３ ２６１．０２．１３
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ ａｒｅ ｓｕｍ ｍａｒｉｚｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ Ｃｒｌ２Ｍ ｏＶ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｒｏｇｒａｍ ｓ ａｒｅ ｌｉｓｔｅｄ ａｎｄ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍ ｏｒｅ．ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｓｕ ｒ ｆａｃｅ ｔ ｒｅａｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｃｒ１ ２Ｍ ｏＶ ｉｓ ａｌｓｏ ｅｖａｌｕａｔｅｄ．
ＺＨＡＮＧ Ｑｉａｎｇ，ＺＨＡ０ Ｚｕｏ－ｆｕ，ＱＩ Ｊｉｎ—ｇａｎｇ，ＸＵ Ｇｕｏ·ｘｉａｎ
（Ｍ ａｔｅｒ ｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｍ ａｎｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｒｌ２Ｍ ｏＶ ｓｔｅｅｌｉＳ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｄｉｅ ｓｔｅｅｌ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．ａｎｄ ｔｈｉｓ ｌｅｄｅｂｕｒｉｔｅ ｓｔｅｅ１ ｈａｓ ａ
赵作福（１９７８·），男 ，辽宁锦州人 ，实验师 ，博士 。
第 ２期
张强等：Ｃｒ１２ＭｏＶ冷作模具钢渗 氮工艺的研 究进展
１２３
１ 渗氮工 艺
１．１ 固体、液体渗氮 １９８４ 年 李 少 君 等 【７】采 用 固 体 氮 化 方 法 对
Ｃｒ１２ＭｏＶ合 金钢 进 行 固体渗 氮 ，并进行 热 处理及 精 加工 成型 。在 ５００－－５６０ ℃对 Ｃｒｌ２ＭｏＶ 合金 钢进 行 固体渗氮，其硬度稍有提高 ，渗层深度约为 ８～１５ Ｉｘｍ，渗氮 后零 件 的尺 寸稍 有变 化 ，模 具的疲 劳寿 命 和抗 冲击 性 能得 到显著 提 高 ，裂纹 产 生 的敏 感性 降 低 ，工件 的使 用寿 命 明显提 高 。
张 强 ，赵作福 ，齐锦 刚，徐 国献
（辽 宁工业 大学 材料 科学 与工 程学 院 ，辽宁 锦 州 １２１００１）
摘 要 ： Ｃｒ１２ＭｏＶ 钢是国 内使用最广泛的高碳高铬莱 氏体型冷作模具钢 ，优 良的表面处理工艺是保证其高 强度高寿命 的前提 ，本文概述 了 Ｃｒ１２ＭｏＶ钢的渗氮表面化学热处理工艺，以及 不同工艺处理 下 Ｃｒｌ２ＭｏＶ钢 的微 观组织结构和性 能的改变 ，阐述 了 Ｃｒ１２ＭｏＶ钢化 学热 处理 的研 究现 状及 发展趋势 。
降低 模具 的使 用寿 命 ，这 也使 其对 热加 工工 艺及热 处理 工 艺要 求很 高【ｊＪ。化 学热 处理 可 以大幅 度提 高 Ｃｒｌ２ＭｏＶ钢 工 件 的使用 性 能，延 长其使 用寿 命 ，目 前 已广泛用于模具钢的表 面处理Ｌ４Ｊ，其 中渗氮处理 是 化学 热 处 理 中最 常 见 的方法 之 一 ， 其常 用 的 渗 氮方 法有 固体 渗氮 、液 体渗 氮 、气 体渗 氮 、离子渗 氮 、碳氮 共 渗【５Ｊ、超 声波 冷锻 技术 渗氮 、真 空脉冲 渗 氮等 。渗 氮处 理可 以有 效提 高工件 的表 面硬 度 、 耐 磨性 、耐疲 劳强度 以及 耐 蚀性 Ｊ，但渗 氮 的周期 长 、氮化 成 本高 、效率 较低 ，为 此科研 工作 者们 不 断探索 Ｃｒｌ２Ｍｏｖ钢 渗氮 的新 工艺 。
收稿 日期：２０１５．０３．１ｌ 基金项 目：国家 自然科 学基 金 （５１３５４００１）；辽宁省高等学校创新团队项 目 （ＬＴ２０１３０１４）；辽宁省教育 厅重 点实验室基础研
究项 目 （ＬＺ２０１４０３１）： 国家青年基金 （５１４０５２１５） 作者简介：张 强（１９８２－），男 ，辽宁绥中人 ，本科生 。