ＣｒＷＭｎ熱處理工藝及其組織與性能

摘要:文章通過制定CrWMn鋼的熱處理工藝，測定在各種熱處理情況下試樣的硬度和耐磨性，并進(jìn)行金相組織分析，得出了淬火加低溫回火可以提高CrWMn的硬度和耐磨性。

關(guān)鍵詞:CrWMn;熱處理;硬度;耐磨性

中圖分類號:TG156 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-8937(2009)12-0067-02

1CrWMn材料簡介

①CrWMn的化學(xué)成分及臨界溫度(表1)。

②CrWMn的性質(zhì)。從鋼的分類來看，CrWMn鋼屬于低合金刃具鋼，具有高的淬透性、硬度和耐磨性。W能細(xì)化晶粒，改善韌性。由于該鋼淬火后殘留奧氏體較多，可以抵消馬氏體相變引起的體積膨脹，故淬火變形小。因此CrWMn鋼適于制造截面較大、要求耐磨和淬火變形小的刃具，如板牙、拉刀、長絲錐、長鉸刀等。一些精密量具和形狀復(fù)雜的冷作磨具也常使用該鋼種。

2CrWMn的加工及熱處理介紹

低合金刃具鋼的加工過程是:球化退火→機加工→淬火+低溫回火。淬火一般是采用油淬，因此變形小，淬裂傾向低。淬火溫度應(yīng)根據(jù)工件形狀、尺寸及性能要求要求嚴(yán)格控制，一般都要預(yù)熱;回火溫度為150～200 ℃。熱處理后的組織為回火馬氏體、剩余碳化物和少量殘余奧氏體。

3CrWMn熱處理工藝的制定

按上述知識，對CrWMn鋼預(yù)熱到600 ℃并保溫15 min，然后分別在830 ℃和860 ℃下進(jìn)行油淬，并測定兩種溫度下油淬后的硬度;接著均在150 ℃回火1 h，并分別采用空冷和水冷，再測定硬度和比較耐磨性。

圖1為CrWMn熱工藝曲線圖。淬火工藝的制定如下:

預(yù)熱溫度:600 ℃;加熱溫度:Ac3 +(30～50) ℃，為比較不同的淬火溫度對CrWMn硬度和耐磨性的影響，分別采用830 ℃和860 ℃作為加熱溫度;保溫時間:15 min;冷卻方式:油冷。

回火工藝的制定為:低溫回火溫度為150 ℃;保溫時間為15 min;分別采用空冷和水冷。

4CrWMn熱處理金相組織分析

①淬火熱處理。淬火是將鋼加熱至臨界點Ac3或Ac1以上一定溫度，保溫后在以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體(或下貝氏體)的熱處理工藝。因為CrWMn是過共析鋼，其加熱溫度通常選擇在Ac1+(30～50) ℃的范圍，考慮到CrWMn鋼中合金元素的作用，為了加速奧氏體化，淬火溫度可偏高些，為Ac1以上50～100 ℃。因此，加熱到一定溫度時，其組織為奧氏體加球狀碳化物，淬火后得到馬氏體和其上均勻分布的粒狀碳化物。

②回火熱處理?；鼗鹗菍⒋慊痄撛贏1以下溫度加熱，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并以適當(dāng)方式冷卻到室溫的工藝過程。由于W形成碳化物，這種鋼在淬火加低溫回火后，得到回火馬氏體和均勻細(xì)小的粒狀碳化物組織，具有很高的硬度及耐磨性，同時顯著降低了鋼的淬火應(yīng)力和脆性。此外W還有助于保存細(xì)小晶粒，從而使鋼獲得較好的韌性。

5CrWMn熱處理耐磨性與硬度

為檢測試樣在熱處理后的耐磨性和硬度，對淬火和淬火+低溫回火的試樣分別進(jìn)行洛氏硬度的測定;對淬火后低溫回火的試樣進(jìn)行耐磨性測定。結(jié)論見表2單位磨損量，表3淬火后的洛氏硬度值，表4淬火后回火的洛氏硬度值。

注意:表中的單位磨損量是試樣在10 kg加載力的作用，磨損30 min后，所磨損的質(zhì)量(mg)與磨損時運轉(zhuǎn)的圈數(shù)(r)的比值。

6結(jié) 語

通過對不同熱處理試樣的硬度值、耐磨性的測定，可知淬火后CrWMn試樣的硬度值比淬火加低溫回火后試樣的硬度值略高，同時在相同的淬火溫度和回火溫度下，回火后空冷的硬度值比水冷的硬度值大。從耐磨性來看，回火后空冷的試樣的耐磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)比回火后水冷的好。從金相顯微組織來看，CrWMn鋼淬火后的室溫組織為馬氏體和其上均勻分布的粒狀碳化物，而CrWMn鋼淬火加低溫回火后的室溫組織為回火馬氏體和均勻細(xì)小的粒狀碳化物，因此可以得出CrWMn鋼經(jīng)淬火加低溫回火處理后具有比較高的硬度和耐磨性。經(jīng)淬火加低溫回火后的鋼可以用于制造低速切削或耐磨性要求較高的刨刀、銑刀、板牙、絲錐、鉆頭等刃具。

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