为了减少或消除Cr12MoV钢中共晶碳化物分布不均匀对模具力学性能和变形的不利影响，需要对原材料进行锻造。 如果想避免锻造，只需通过热处理寻求改善碳化物分布不均匀的情况即可。 不利影响是极其困难的。

1、Cr12MoV钢的锻造工艺

Cr12MoV钢合理的锻造工艺如下：

预热温度：750~850℃；

加热温度：1080~1120℃；

始锻温度：1050~1100℃；

终锻温度：850~900℃；

冷却方式：缓冷（坑冷或砂冷）

Cr12MoV钢的导热性较差，因此在锻造过程中，加热和冷却速度不宜过快，以免模坯截面温差过大而产生裂纹。 必须严格控制锻造温度。 如果锻造停止温度过高，晶粒会长大、粗化，并可能发生碳化物聚集，从而降低钢的机械性能。 如果锻造停止温度太低，钢材的塑性就会变差。 应力增大很容易导致毛坯破裂而报废。

为了改善Cr12MoV钢碳化物分布不均匀的情况，在锻造过程中要注意正确的方法。 一般采用多方向、多次反复镦拉，如三镦三拉或不少于三镦三拉的锻造方法，也有两轻一重的锻造经验，和两件制服。 两轻一重是指锻造开始时（1050℃以上）轻锤击，锤击力要小，在中间温度范围（950~1050℃）重锤击，以保证碳化物破碎，950℃以下再次轻锤击。 敲打以防止开裂。 所谓双重均匀，就是变形均匀、温度均匀。

对于不同性能的模具，锻后所允许的碳化物分布不均匀程度有时是不同的。 一般对冲击韧性和变形要求较高的模具应控制在3级以下。如果对硬度、强度、耐磨性、冲击韧性和变形要求较高，则应严格控制碳化物分布不均匀度等级。 一般要求控制在2级以下，冷挤压模具最好控制在1～1.5级。

2、Cr12MoV钢的锻造

锻造不能简单地理解为毛坯成形。 锻造是提高钢材内在质量、延长模具使用寿命的重要关键。 合理的锻造不仅可以提高锻坯的密度，焊补钢锭或型材中的气孔、气孔、缩孔和微裂纹，而且可以破碎、细化共晶碳化物，去除粗大的枝晶。 将共晶碳化物破碎成块，提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的颗粒尺寸。

1、Cr12MoV钢材料的锻造特性

(1)钢材塑性差

Cr12MoV钢是莱氏体钢。 含有大量碳化物，硬而脆，塑性极差。 特别是当共晶碳化物枝晶非常发达、碳化物块体很大时，最容易产生锻造裂纹。

(2)钢材具有较高的变形抗力

由于钢中碳及合金元素含量较高，奥氏体再结晶温度升高，其变形抗力比碳素工具钢高2～3倍。

(3)钢的导热性能差

由于钢材的导热性能较差，加热时必须分阶段预热，否则加热时会产生裂纹。

(4)加热时容易过烧

在未锻钢中，共晶碳化物多呈堆状和网状分布。 这里的熔点最低，很容易熔化。 因此，锻造加热温度不能太高。 另一方面，由于钢材的变形抗力较高，锻造加热温度不能太低，因此锻造温度范围相对较窄。

2、六面锻造

六面锻造是指三向镦锻和拉拔的联合工艺。 每次都需要一定的锻造比，使共晶碳化物逐渐变得随机分布，或接近均匀分布。 单向伸长是实际生产中常用的方法。 呈网状分布的碳化物被锻造成条状叠层，碳化物也呈碎片状。 这种锻造工艺对于长轴工件仍然可行，但不适用于模具。 一般来说，材料在一个方向拉伸时会出现明显的各向异性。 尽管有时可以合理锻造大型模坯，但仍难以显着改善中心结构。

碳化物呈网状堆积。 碳化物呈带状堆积。

碳化物分布均匀且不规则

锻件镦粗、拉深的次数应根据具体情况确定，但不应少于三镦、三拉深。

(1)模锻件技术要求

一般精加工韧性要求较高的小型模具，要求碳化物不均匀度等级小于或等于2级。对于普通模具或大型模具可适当放宽要求。

(2)原材料碳化物含量不均匀

如果所供钢的碳化物不均匀程度较高，例如未经轧制的电渣钢锭，枝晶碳化物分布十分发达，碳化物不均匀程度较高，则必须反复锻造，即使在这样一来，用锻造的方法来彻底改变碳化物的分布还是很难的。 又如，大型模具所用的大规格钢材虽然已经轧制，但钢材中心的碳化物大部分仍保留着网状堆积分布。 对于如此大的模坯，必须进行合理的六面锻造。 即便如此，碳化物不均匀程度往往也很难降至3级以下。

即使模坯的六面锻造良好，碳化物仍或多或少会定向分布。 因此，冲裁时，首先要考虑模具的长边应与轧制方向一致，以充分利用其较高的纵向。 性能和碳化物分布比较均匀的金属外缘部分，以及孔形和磨损最大的部分，应尽量避开质量最差的坯料中心部分，因为碳化物同质化的可能性最小。

3.锻造余热淬火-双重细化工艺

锻造过程中有两个相互矛盾的因素在起作用：一方面，锻造的锤击作用，使碳化物分散破碎，奥氏体严重变形；另一方面，锻造时的锤击作用，使碳化物分散破碎，奥氏体严重变形； 另一方面，锻造温度高，变形最终奥氏体在锤击间隙立即恢复并再结晶，然后开始长大。 被击碎的碳化物也利用锤击间隙重新聚集生长，并逐渐变成角质。 温度的作用是连续的，锤击的精炼作用是间歇的。 若锻造比不够，停锻温度过高，火次数过多，则晶粒粗大，碳化物粗大且多棱角，工件断口晶粒粗大，容易碎裂和脆化。 这就是锻造过热的现象。

当停止锻造并缓慢冷却时，碳化物会长大，奥氏体中的碳会继续析出，碳化物逐渐变成棱角状。 也就是说，碳化物的成角大部分是在停锻缓冷过程中形成的。 锻造停止温度越高，锻后冷却速度越慢，奥氏体晶粒和碳化物的粗化和角化越严重。 碳化物的尖角是应力集中的焦点，也是工模具早期脆性破坏的断裂源。 改变碳化物的分布和形状可以延长工具和模具的使用寿命。

假设如果在停止锻造后暂停一段时间，让奥氏体恢复并开始再结晶，然后立即淬火，不仅可以抑制奥氏体晶粒的长大，而且可以抑制碳化物的再聚集和角化。 可以获得比较满意的碳化物颗粒尺寸和形状，这是锻造余热淬火工艺的理论基础。 如果结合适当的火次和锻造比，可以探索出最佳的锻造余热淬火工艺，以获得碳化物和奥氏体晶粒双重细化的效果。 锻造余热淬火后，毛坯立即进行750℃左右高温回火2小时，然后无需球化退火即可进行机械加工。 锻造余热淬火工艺实际上是一种高温变形热处理。 在提高工件内在质量的同时，缩短了常规退火时间，代之以短时间高温回火，从而节约能源，缩短生产周期。

国内有关部门对锻造余热淬火与常规锻造工艺进行了对比试验，采用的方法是：将Cr12MoV钢分成四份，分别进行不同的锻造方法，然后进行最终热处理。 其中，常规处理后的试样在常规锻造后进行球化退火，即在850-870℃加热保温2-3小时，冷却至720-750℃，等温4小时左右，然后进行球化退火。冷却至500℃并排出。

利用锻造余热对试样进行淬火，然后在750℃高温下回火2小时。

最终热处理工艺相同，即980℃加热油冷淬火，200℃回火。

对比测试结果如下：

1、直接取样，不锻造材料，最终热处理后检测，碳化物分布不均匀，网系6级，晶粒度8.5级。

2、常规锻造，二火成形（拉拔），试样截面积由20cm2→12cm2→5.3cm2变化，锻后空冷，常规等温球化退火，最终热处理后检验。 碳化物分布不均匀，呈带状系统。 4级，比未锻造低2级。 晶粒尺寸为10级，比未经锻造的细1.5级。

常规锻造热处理，硬质合金带系4级常规锻造热处理，晶粒度10

3、锻造余热淬火、二火成形、单向拉拔。 样品的截面积由20cm2→12cm2→7cm2变化。 锻造后进行油冷淬火、高温回火，最终热处理后进行检验。 碳化物不均匀度为带系统2级，比常规锻造低2级，比非锻造低4级。 晶粒尺寸为11级，比常规锻件细1级，比非锻件细2.5级。

碳化物分布区为2级，晶粒度为11级。 4、锻造余热淬火，增加最后变形，二火成形，单向延伸率。 截面积由20cm2→12cm2→5.3cm2变化，油冷淬火，高温回火，最终热处理进行检测。 碳化物分布不均匀程度降低至1.5级，接近均匀分布，晶粒尺寸为12级。

碳化物分布不均匀 1.5级 晶粒尺寸 12级

从试验结果可以看出，常规锻造一般可将原材料中碳化物分布不均匀程度降低2级左右。 一般大、中型工件毛坯经常规锻造后，碳化物分布不均匀程度最多可改善1～1.5。 水平左右。 然而，锻造余热淬火工艺可以大大降低碳化物分布不均匀的程度。 特别是增加最后变形后，锻造余热淬火工艺可以使小试样的碳化物分布基本均匀。 锻造余热淬火后，碳化物晶粒变细，棱角变圆，奥氏体晶粒达到超细尺寸。 这种双重细化作用可同时增加工件的塑性和韧性，工模具的使用寿命可成倍提高。 它还可以节省能源，缩短生产周期。

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