Cr12MoV钢真空炉与盐浴炉热处理工艺试验研究
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解决方案
SOLUTION 工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造
Cr12MoV 钢真空炉与盐浴炉热处理工艺试验研究
王铭劼 （哈尔滨第一工具制造有限公司，哈尔滨 150078）
摘 要：试验分别对 Cr12MoV 钢进行盐浴加热和真空加热，找出两者在硬度和变形方面各自特点，并讨论了两者区
表 4 扇形试样淬火后硬度值和晶粒度（真空炉）
淬火时间/min 90
试样编号 11 12 13
硬度/HRC
晶粒度
66.3（66.1，66.7，66.1） 9.5#
66.5（66.3，66.6，66.7） 9.5#
66.3（66.2，66.1，66.4）
大。使产品充分加热，奥氏体化充分，为 产品淬透性做准备。提高滚丝轮淬透性，使马氏体转变充 分，减小残余奥氏体含量，可保证滚丝轮的硬度、变形均 匀性。相同的淬回火工艺下，淬火态和回火态，试样的硬 度值真空炉加热大于盐浴炉加热，说明 Cr12MoV 钢的淬 硬性［2］真空炉效果好于盐浴炉。 4结语
年来用 Cr12MoV 钢生产的滚丝轮，要求 淬火温度 试样
淬火前
淬火后
淬火前后
具有良好的耐磨性和足够的韧性及最小 /℃ 编号 空气中质量/g 水中质量/g 密度/103kg·m-3 空气中质量/g 水中质量/g 密度/103kg·m-3 的密度差
的热处理变形。滚丝轮的热处理加热形 980 1
式有两种：盐浴加热和真空加热。针对两
210
12 60.4（59.9，60.4，61.0）
火前后方形试 样密度的变 化，观察 试 样 1010
220 淬火态
200 210
13 60.6（61.1，59.8，61.0） 20 61.5（61.6，61.7，61.3） 21 59.8（59.6，59.8，59.9） 22 60.5（60.2，60.8，60.4）
49.1781 49.7663 49.0126 49.8328 48.8200 47.6377 50.7825 51.2710
7.6878 7.6927 7.6975 7.6970 7.6913 7.6922 7.7000 7.6997
56.4967 57.1588 56.2860 57.2318 56.0728 54.7222 58.3293 58.8956
220
13 62.5 62.2，62.7，62.7）
大学出版社，2007.
1020℃×70min
200
21 62.5（62.3，62.7，62.4） ［3］ 劳动和社会保障部教材办公室.金属材料与热处理［M］.北京.中
210
22 62.4（62.2，62.3，62.8）
国劳动社会保障出版社，2002.
23 66.4（66.0，66.5，66.8）
和脱碳现象，产品不易腐蚀，加工时可有较小的留量，且表
50
31 66.2（65.7，66.5，66.5） 10#
32 66.0（65.8，66.1，66.1） 10#
33 66.4（66.3，66.1，66.7）
表 5 扇形试样回火后硬度值（真空炉）
面颜色美观，这是盐浴炉无法比拟的。但真空炉加热设备 一次性投资较多，生产成本高。针对不同规格的滚丝轮产 品，可根据不同特点合理选择加热方式，使资源合理分配。
试验选用试样均来自同 一炉号的 Cr12MoV 钢材。检 测化学成分 （质量分数） 为： 1.58％ C、11.41％ Cr、0.29％ V、
2.2 盐浴炉淬 淬火温度/℃ 回火温度/℃ 试样编号 硬度/HRC
火前后变
淬火态
00 58.2（58.0，57.9，58.8）
形程度
980
试验采用
5 个淬火温度，
重量一定的情况下，密度与体积成反比，淬火后的体积比 90min，70min，50min，回火介质为硝盐，温度为 200℃、
原来大，即试样的体积在淬火后膨胀。
210℃、220℃。扇形试样的硬度及晶粒度见表 4、5，金相组
2.3 盐浴炉淬回火前后硬度变化和金相组织
织见图 2、3、4。
回火方式为硝盐回火，试验采用 3 个回火温度，回火
7.6979 7.6947 7.6851 7.6903 7.6922 7.6948
54.4606 47.3884 7.6879 54.1599 47.1204 7.6809 57.3830 49.9109 7.6676 56.6425 49.2700 7.6708 58.7700 51.1280 7.6786 54.4849 47.4049 7.6829
［参考文献］
（编辑 昊 天）
［1］ 杨黎明.机床夹具设计手册［M］．北京：国防工业出版社，1996. ［2］ 陈宏钧.实用机械加工工艺手册［M］．北京：机械工业出版社，
2004.
!!!!!!!!!! 作者简介：邱昕（1976-），男，助教，从事数控加工技术方面的教学研究。
收稿日期：2009－10－15
热 ，随 着 淬 火 温 度 升 高 ，淬 火 后 硬 度 随
11 1020
12 13 1010 14 15 1000 16
54.4622 54.1624 57.3843 56.6443 58.7713 54.4867
47.3990 47.1352 49.9290 49.2903 51.1426 47.4174
49.1548 49.7366 48.9740 49.7962 48.7849 47.6067 50.7529 51.2441
7.6829 7.6889 7.6855 7.6849 7.6816 7.6779 7.6988 7.6932
0.0049 0.0038 0.0120 0.0121 0.0097 0.0143 0.0012 0.0065
材料组织 ×100
织见图 1。
试样在水中的
1030
试验采用的试样有两种形式：方形试样，用来测定淬 质 量 + 绳 重）÷
200 210 220 淬火态 200 210
31 60.7（61.0，61.2，60.0） 32 61.1（61.2，61.8，60.4） 33 61.5（61.3，61.4，61.7） 40 63.8（64.7，62.9，63.8） 41 61.7（61.7，61.4，61.9） 42 62.3（62.6，62.4，61.8）
体和碳化物相的百分比［2］，从而决定着淬火温度和淬火前 后的体积变化，为此 Cr12MoV 钢滚丝轮采用低温淬火。为 提高产品的冲击韧性及稳定残余奥氏体，以保持滚丝轮在 使用和放置中尺寸不发生变化，采用低温回火保证组织转 变充分和稳定。 2 Cr12MoV 钢真空炉与盐浴炉热处理工艺试验过程 2.1 材料选择
［参考文献］
淬火过程 回火温度/℃ 试样编号
硬度/HRC
［1］ 潘金芝，等.国内外模具钢发展现状［J］.金属热处理，2008（8）：
1020℃×90min
200
11 61.9（61.8，61.9，62.0）
10-15.
210
12 62.0（62.3，61.0，62.8） ［2］ 崔忠圻，刘北兴.金属学与热处理原理［M］.哈尔滨：哈尔滨工业
2
种加热方式在提高硬度及防止变形方面 1000 3
4
各种特点，本文对此进行试验分析，寻找
5
Cr12MoV 钢滚丝轮的最佳热处理工艺参 1010 6
数。 1 热处理工艺参数选择的依据
7 1020
8
56.5181 57.1888 56.3172 57.2604 56.1026 54.7426 58.3484 58.9103
验测得方形试样淬火前后密度变化结果见表 3。
空淬火特有的脱气作用有关，真空淬火能使钢中的氢气、
表 3 方形试样淬火前后密度变化（真空炉）
氮气和氧化物分解气从刀具表面逸出
淬火温度 试样
淬火前
淬火后
淬火前后的密度差 使之呈现缩小。1000℃以ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ范围淬火加
/℃ 编号 空气中质量/g 水中质量/g 密度/103kg·m-3 空气中质量/g 水中质量/g 密度/103kg·m-3 /103kg·m-3
118 机械工程师 2010 年第 1 期
解决方案
工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造 SOLUTION
的质量，其中绳重为 0.0117g。具体试验的数据见表 1。 2.5 真空炉淬回火前后硬度变化和金相组织
试验结果显示淬火后的密度比淬火前的密度小，在
试验采用的淬火温度为 1020℃，淬火时间分别为
（编辑 毕 胜）
220
1020℃×50min
200
23 62.9（62.7，62.9，63.1） 31 61.8（61.8，61.8，61.9）
的热处理变形
220
23 60.6（59.8，61.1，61.0）
0.50％Mo；金相组织碳化物偏 程度。密度计
淬火态
30 62.5（62.7，62.2，62.7）
析 3 级；硬度 HB207。此结果 算 公 式 为 ：密 1020
表明化学成分符合标准［3］，碳 度=（试样在空
图 1 Cr12MoV 钢原 化物分布均匀，退火态金相组 气 中 的 质 量 －
别，制定出符合滚丝轮产品的最佳淬回火工艺参数，合理应用于生产，避免了能源浪费。
关键词：Cr12MoV；盐浴；真空；硬度；变形
中图分类号：TG155.9
文献标识码：A
文章编号：1002－2333（2010）01－0118－02
Cr12MoV 钢是冷作模具钢之一［1］。近
表 1 方形试样淬火前后密度变化（盐浴炉）
Cr12MoV 钢滚丝轮工艺参数为：淬火温度 1020℃，回
70
21 66.2（66.1，66.1，66.3） 9.5~10#
火温度 200℃~220℃，硬度可达 HRC60~62，刀具可保证具
22 65.9（66.0，66.3，65.3） 9.5~10#
有良好的硬度，防止变形。真空炉加热可防止工件的氧化
200 210 220 淬火态
01 58.0（57.6，58.5，58.0） 02 58.5（58.7，58.2，58.5） 03 58.8（58.8，58.8，58.8） 10 60.9（60.6，61.3，60.9）
淬火时间分别
200
11 60.3（60.2，60.4，60.4）
1000
为 5min，从淬
时间 1h。分别对扇形试样淬火态、200℃、210℃、220℃四
种状态进行硬度及金相检测，结果见表 2。
生产用滚丝轮要求硬度为 HRC60~62，由表 1 和 2
可知，Cr12MoV 钢在 980℃和 1020℃两个温度下变形量
最小，但 980℃淬回火后硬度值仅在 HRC58 左右，无法满 足滚丝轮产品对硬度的要求，因此，盐浴炉淬火加热温度 选择 1020℃最佳。
火前后密度变化；扇形试样，用来测定淬回火后硬度及观 试样在空气中
220
43 61.4（61.6，61.7，60.9）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
尺寸，以及正确测量连杆颈角度和平行度。
［3］ 徐灏.机械设计手册（第三册）［M］.北京：机械工业出版社，2003.
0.0100
之增大，回火后硬度却普遍在 HRC61~
0.0138
62 间，说明 1000℃~1030℃淬火，200℃~
0.0175
220℃回火皆可满足 Cr12MoV 钢滚丝轮
0.0195
0.0136
对硬度的要求。真空炉淬火中，随着保
0.0119
温时间的延长，奥氏体晶粒度逐渐增
试验结果显示真空炉淬火后的密度比淬火前的密 度小，试样的体积在淬火后膨胀。在 1020℃温度下变形 量最小。
Cr12MoV 钢滚丝轮除要求强度外，
9 58.0306 50.4969
7.6909
1030
还要求热处理后体积无变化或稍有变化。
10
59.4637
51.7496
7.6968
57.9295 59.3428
50.3967 51.6290
7.6784 7.6814
0.0125 0.0154
淬火温度直接影响热处理后微观组织中马氏体、残余奥氏 察金相组织。 表 2 扇形试样淬火、回火后硬度值（盐浴炉）
图 2 1020℃×50min 图 3 1020℃×70min 图 4 1020℃×90min
淬火组织
淬火组织
淬火组织
×500
×500
×500
2.4 真空炉淬火前后变形程度
3 试验分析
参考盐浴炉热处理工艺参数，真空炉热处理温度采
试样在真空加热中的变形量比盐浴加热的变形量
用 1000℃、1010℃、1020℃，先设定淬火时间为 70min，试 大，但实际生产中滚丝轮淬火后存在缩小的趋势，这与真
SOLUTION 工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造
Cr12MoV 钢真空炉与盐浴炉热处理工艺试验研究
王铭劼 （哈尔滨第一工具制造有限公司，哈尔滨 150078）
摘 要：试验分别对 Cr12MoV 钢进行盐浴加热和真空加热，找出两者在硬度和变形方面各自特点，并讨论了两者区
表 4 扇形试样淬火后硬度值和晶粒度（真空炉）
淬火时间/min 90
试样编号 11 12 13
硬度/HRC
晶粒度
66.3（66.1，66.7，66.1） 9.5#
66.5（66.3，66.6，66.7） 9.5#
66.3（66.2，66.1，66.4）
大。使产品充分加热，奥氏体化充分，为 产品淬透性做准备。提高滚丝轮淬透性，使马氏体转变充 分，减小残余奥氏体含量，可保证滚丝轮的硬度、变形均 匀性。相同的淬回火工艺下，淬火态和回火态，试样的硬 度值真空炉加热大于盐浴炉加热，说明 Cr12MoV 钢的淬 硬性［2］真空炉效果好于盐浴炉。 4结语
年来用 Cr12MoV 钢生产的滚丝轮，要求 淬火温度 试样
淬火前
淬火后
淬火前后
具有良好的耐磨性和足够的韧性及最小 /℃ 编号 空气中质量/g 水中质量/g 密度/103kg·m-3 空气中质量/g 水中质量/g 密度/103kg·m-3 的密度差
的热处理变形。滚丝轮的热处理加热形 980 1
式有两种：盐浴加热和真空加热。针对两
210
12 60.4（59.9，60.4，61.0）
火前后方形试 样密度的变 化，观察 试 样 1010
220 淬火态
200 210
13 60.6（61.1，59.8，61.0） 20 61.5（61.6，61.7，61.3） 21 59.8（59.6，59.8，59.9） 22 60.5（60.2，60.8，60.4）
49.1781 49.7663 49.0126 49.8328 48.8200 47.6377 50.7825 51.2710
7.6878 7.6927 7.6975 7.6970 7.6913 7.6922 7.7000 7.6997
56.4967 57.1588 56.2860 57.2318 56.0728 54.7222 58.3293 58.8956
220
13 62.5 62.2，62.7，62.7）
大学出版社，2007.
1020℃×70min
200
21 62.5（62.3，62.7，62.4） ［3］ 劳动和社会保障部教材办公室.金属材料与热处理［M］.北京.中
210
22 62.4（62.2，62.3，62.8）
国劳动社会保障出版社，2002.
23 66.4（66.0，66.5，66.8）
和脱碳现象，产品不易腐蚀，加工时可有较小的留量，且表
50
31 66.2（65.7，66.5，66.5） 10#
32 66.0（65.8，66.1，66.1） 10#
33 66.4（66.3，66.1，66.7）
表 5 扇形试样回火后硬度值（真空炉）
面颜色美观，这是盐浴炉无法比拟的。但真空炉加热设备 一次性投资较多，生产成本高。针对不同规格的滚丝轮产 品，可根据不同特点合理选择加热方式，使资源合理分配。
试验选用试样均来自同 一炉号的 Cr12MoV 钢材。检 测化学成分 （质量分数） 为： 1.58％ C、11.41％ Cr、0.29％ V、
2.2 盐浴炉淬 淬火温度/℃ 回火温度/℃ 试样编号 硬度/HRC
火前后变
淬火态
00 58.2（58.0，57.9，58.8）
形程度
980
试验采用
5 个淬火温度，
重量一定的情况下，密度与体积成反比，淬火后的体积比 90min，70min，50min，回火介质为硝盐，温度为 200℃、
原来大，即试样的体积在淬火后膨胀。
210℃、220℃。扇形试样的硬度及晶粒度见表 4、5，金相组
2.3 盐浴炉淬回火前后硬度变化和金相组织
织见图 2、3、4。
回火方式为硝盐回火，试验采用 3 个回火温度，回火
7.6979 7.6947 7.6851 7.6903 7.6922 7.6948
54.4606 47.3884 7.6879 54.1599 47.1204 7.6809 57.3830 49.9109 7.6676 56.6425 49.2700 7.6708 58.7700 51.1280 7.6786 54.4849 47.4049 7.6829
［参考文献］
（编辑 昊 天）
［1］ 杨黎明.机床夹具设计手册［M］．北京：国防工业出版社，1996. ［2］ 陈宏钧.实用机械加工工艺手册［M］．北京：机械工业出版社，
2004.
!!!!!!!!!! 作者简介：邱昕（1976-），男，助教，从事数控加工技术方面的教学研究。
收稿日期：2009－10－15
热 ，随 着 淬 火 温 度 升 高 ，淬 火 后 硬 度 随
11 1020
12 13 1010 14 15 1000 16
54.4622 54.1624 57.3843 56.6443 58.7713 54.4867
47.3990 47.1352 49.9290 49.2903 51.1426 47.4174
49.1548 49.7366 48.9740 49.7962 48.7849 47.6067 50.7529 51.2441
7.6829 7.6889 7.6855 7.6849 7.6816 7.6779 7.6988 7.6932
0.0049 0.0038 0.0120 0.0121 0.0097 0.0143 0.0012 0.0065
材料组织 ×100
织见图 1。
试样在水中的
1030
试验采用的试样有两种形式：方形试样，用来测定淬 质 量 + 绳 重）÷
200 210 220 淬火态 200 210
31 60.7（61.0，61.2，60.0） 32 61.1（61.2，61.8，60.4） 33 61.5（61.3，61.4，61.7） 40 63.8（64.7，62.9，63.8） 41 61.7（61.7，61.4，61.9） 42 62.3（62.6，62.4，61.8）
体和碳化物相的百分比［2］，从而决定着淬火温度和淬火前 后的体积变化，为此 Cr12MoV 钢滚丝轮采用低温淬火。为 提高产品的冲击韧性及稳定残余奥氏体，以保持滚丝轮在 使用和放置中尺寸不发生变化，采用低温回火保证组织转 变充分和稳定。 2 Cr12MoV 钢真空炉与盐浴炉热处理工艺试验过程 2.1 材料选择
［参考文献］
淬火过程 回火温度/℃ 试样编号
硬度/HRC
［1］ 潘金芝，等.国内外模具钢发展现状［J］.金属热处理，2008（8）：
1020℃×90min
200
11 61.9（61.8，61.9，62.0）
10-15.
210
12 62.0（62.3，61.0，62.8） ［2］ 崔忠圻，刘北兴.金属学与热处理原理［M］.哈尔滨：哈尔滨工业
2
种加热方式在提高硬度及防止变形方面 1000 3
4
各种特点，本文对此进行试验分析，寻找
5
Cr12MoV 钢滚丝轮的最佳热处理工艺参 1010 6
数。 1 热处理工艺参数选择的依据
7 1020
8
56.5181 57.1888 56.3172 57.2604 56.1026 54.7426 58.3484 58.9103
验测得方形试样淬火前后密度变化结果见表 3。
空淬火特有的脱气作用有关，真空淬火能使钢中的氢气、
表 3 方形试样淬火前后密度变化（真空炉）
氮气和氧化物分解气从刀具表面逸出
淬火温度 试样
淬火前
淬火后
淬火前后的密度差 使之呈现缩小。1000℃以ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ范围淬火加
/℃ 编号 空气中质量/g 水中质量/g 密度/103kg·m-3 空气中质量/g 水中质量/g 密度/103kg·m-3 /103kg·m-3
118 机械工程师 2010 年第 1 期
解决方案
工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造 SOLUTION
的质量，其中绳重为 0.0117g。具体试验的数据见表 1。 2.5 真空炉淬回火前后硬度变化和金相组织
试验结果显示淬火后的密度比淬火前的密度小，在
试验采用的淬火温度为 1020℃，淬火时间分别为
（编辑 毕 胜）
220
1020℃×50min
200
23 62.9（62.7，62.9，63.1） 31 61.8（61.8，61.8，61.9）
的热处理变形
220
23 60.6（59.8，61.1，61.0）
0.50％Mo；金相组织碳化物偏 程度。密度计
淬火态
30 62.5（62.7，62.2，62.7）
析 3 级；硬度 HB207。此结果 算 公 式 为 ：密 1020
表明化学成分符合标准［3］，碳 度=（试样在空
图 1 Cr12MoV 钢原 化物分布均匀，退火态金相组 气 中 的 质 量 －
别，制定出符合滚丝轮产品的最佳淬回火工艺参数，合理应用于生产，避免了能源浪费。
关键词：Cr12MoV；盐浴；真空；硬度；变形
中图分类号：TG155.9
文献标识码：A
文章编号：1002－2333（2010）01－0118－02
Cr12MoV 钢是冷作模具钢之一［1］。近
表 1 方形试样淬火前后密度变化（盐浴炉）
Cr12MoV 钢滚丝轮工艺参数为：淬火温度 1020℃，回
70
21 66.2（66.1，66.1，66.3） 9.5~10#
火温度 200℃~220℃，硬度可达 HRC60~62，刀具可保证具
22 65.9（66.0，66.3，65.3） 9.5~10#
有良好的硬度，防止变形。真空炉加热可防止工件的氧化
200 210 220 淬火态
01 58.0（57.6，58.5，58.0） 02 58.5（58.7，58.2，58.5） 03 58.8（58.8，58.8，58.8） 10 60.9（60.6，61.3，60.9）
淬火时间分别
200
11 60.3（60.2，60.4，60.4）
1000
为 5min，从淬
时间 1h。分别对扇形试样淬火态、200℃、210℃、220℃四
种状态进行硬度及金相检测，结果见表 2。
生产用滚丝轮要求硬度为 HRC60~62，由表 1 和 2
可知，Cr12MoV 钢在 980℃和 1020℃两个温度下变形量
最小，但 980℃淬回火后硬度值仅在 HRC58 左右，无法满 足滚丝轮产品对硬度的要求，因此，盐浴炉淬火加热温度 选择 1020℃最佳。
火前后密度变化；扇形试样，用来测定淬回火后硬度及观 试样在空气中
220
43 61.4（61.6，61.7，60.9）
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尺寸，以及正确测量连杆颈角度和平行度。
［3］ 徐灏.机械设计手册（第三册）［M］.北京：机械工业出版社，2003.
0.0100
之增大，回火后硬度却普遍在 HRC61~
0.0138
62 间，说明 1000℃~1030℃淬火，200℃~
0.0175
220℃回火皆可满足 Cr12MoV 钢滚丝轮
0.0195
0.0136
对硬度的要求。真空炉淬火中，随着保
0.0119
温时间的延长，奥氏体晶粒度逐渐增
试验结果显示真空炉淬火后的密度比淬火前的密 度小，试样的体积在淬火后膨胀。在 1020℃温度下变形 量最小。
Cr12MoV 钢滚丝轮除要求强度外，
9 58.0306 50.4969
7.6909
1030
还要求热处理后体积无变化或稍有变化。
10
59.4637
51.7496
7.6968
57.9295 59.3428
50.3967 51.6290
7.6784 7.6814
0.0125 0.0154
淬火温度直接影响热处理后微观组织中马氏体、残余奥氏 察金相组织。 表 2 扇形试样淬火、回火后硬度值（盐浴炉）
图 2 1020℃×50min 图 3 1020℃×70min 图 4 1020℃×90min
淬火组织
淬火组织
淬火组织
×500
×500
×500
2.4 真空炉淬火前后变形程度
3 试验分析
参考盐浴炉热处理工艺参数，真空炉热处理温度采
试样在真空加热中的变形量比盐浴加热的变形量
用 1000℃、1010℃、1020℃，先设定淬火时间为 70min，试 大，但实际生产中滚丝轮淬火后存在缩小的趋势，这与真