第六章工模具钢的金相检验

1第六章工模具钢的金相检验2第六章工模具钢的金相检验§1碳素工具钢的金相检验1.1、碳素工具钢的成分特点1.2、显微组织特点1.3、退火显微组织1.4、淬火组织的检验§2合金工具钢的金相检验2.1、合金工具钢的化学成分2.2、合金工具钢的退火组织及其评定2.3、合金工具钢的淬火回火组织及其评定3一、成分特点及热处理工艺§1碳素工具钢的金相检验碳素工具钢是含碳量较高的钢，其含碳量在0.7％～1.3％之间，所以又称为高碳钢。工具钢热处理后能获得较高的硬度和耐磨性，能广泛用于制造各种工具和模具，但是红硬性较差。因此只能制造尺寸小、形状简单、切削速度不高的工具。主要牌号有T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13等。4成分特点：高C(0.65%～1.35%)、低S、P性能特点：高硬度，工作温度低时有较好的耐磨性；工艺性好，淬透性低，热硬性差工艺路线：锻造球化退火机加工淬火+低温回火消除应力、降低硬度,便于加工;为淬火作准备最终组织：回火M+粒状Fe3C+残余A§1碳素工具钢的金相检验5球化退火工艺§1碳素工具钢的金相检验§1碳素工具钢的金相检验一、成分特点及热处理工艺6二、显微组织特点原材料组织（锻后退火态）片状珠光体+网状渗碳体§1碳素工具钢的金相检验7500×T12A4%硝酸酒精浸蚀。锻造后缓冷，组织为片状珠光体和网状碳化物。必须消除网状碳化物和球化处理后才能使用。8最终组织碳化物网组织球化退火后组织T12钢正常淬火组织§1碳素工具钢的金相检验9珠光体评级按GB/T1298-1986《碳素工具钢技术条件》，共分六级。钢材尺寸≤60mm时，珠光体应合格级别符合表6-1规定二、显微组织特点§1碳素工具钢的金相检验10三、退火显微组织正常的退火组织T12钢正常球化退火组织（500×）T8钢退火组织（850×）§1碳素工具钢的金相检验11①网状碳化物按GB/T1298-1986《碳素工具钢技术条件》评定，共分4级。网状碳化物合格级别按表6-2。§1碳素工具钢的金相检验三、退火显微组织不正常的退火组织12②脱碳层脱碳层分为全脱碳层和部分脱碳层脱碳层总厚度=全脱碳层+部分脱碳层脱碳层的检测按GB/T224-2008《钢的脱碳层深度检测法》脱碳层深度应符合GB/T1298-1986《碳素工具钢技术条件》的要求。500×T12钢，退火脱碳层组织(500×)§1碳素工具钢的金相检验三、退火显微组织不正常的退火组织13§1碳素工具钢的金相检验三、退火显微组织不正常的退火组织③石墨碳不允许有石墨碳存在形成原因：1.退火温度过高；2.保温时间过长；3.冷却缓慢；4.多次退火。特点：1.灰黑色点状或不规则形状；2.周围铁素体较多；缺点：使强度降低，脆性增加，易产生折断。14§1碳素工具钢的金相检验三、退火显微组织不正常的退火组织④球化退火欠热组织T12钢球化退火欠热组织（500×）T8钢球化退火欠热组织（500×）15§1碳素工具钢的金相检验三、退火显微组织不正常的退火组织④球化退火过热组织16四、淬火组织的检验碳素工具钢的正常淬火温度在Ac1+30～50℃，即通常的加热温度760～780℃。组织一般为细针状马氏体＋粒状Fe3C＋少量残余奥氏体T8钢780℃正常淬火组织（500×）正常淬火组织§1碳素工具钢的金相检验17四、淬火组织的检验标准参照ZBJ36003-87《工具钢热处理金相检验标准》，根据马氏体针的长短分为6级。在进行评级时应当选择视域中一般长度的马氏体针作为测定依据。放大倍数为500×。§1碳素工具钢的金相检验马氏体合格级别按表3规定。18四、淬火组织的检验当淬火温度选择不当或保温时间不合理以及淬火冷速较小时会出现欠热组织、过热或过烧组织等。T8钢780℃淬火冷速较低产生的组织（500×）淬火马氏体＋残余奥氏体沿晶界分布的黑色淬火托氏体19淬火后屈氏体含量的评定在截面较大时，不可能完全淬透，并为了保证其具有一定的韧性，所以，允许存在一定数量的屈氏体。屈氏体数量的评定可用目测法、面积法、重量法等进行测定。屈氏体，在淬火的状态下进行测量观察，比较清晰。四、淬火组织的检验20500×屈氏体含量占4%，基体为淬火马氏体（没有显示出来）。21500×屈氏体含量为10%。22500×屈氏体含量为25%。23500×屈氏体的含量为75%。24500×屈氏体的含量为85%。25500×屈氏体的含量为100%。26四、淬火组织的检验T10A钢过热淬火低温回火组织（500×）粗针状马氏体＋白亮残余奥氏体27合金工具钢的化学成分合金工具钢的热处理合金工具钢的退火组织及其评定合金工具钢的淬火组织及其评定合金工具钢的回火组织§2合金工具钢的金相检验28一、合金工具钢的化学成分合金工具钢是在碳素工具钢的基础加入一种或几种合金元素而成的钢。常加入元素：Cr，Mn，Si，W，V等。常用量刃具钢有：9SiCr，9Mn2V，8MnSi，Cr06等冷作模具钢：Cr12,Cr12MoV,9Mn2V,CrWMn热作模具钢：5CrMnMo,5CrNiMo,3Cr2W8V耐冲击钢：4CrW2Si,6CrW2Si§2合金工具钢的金相检验299SiCr圆板牙的生产工艺路线：锻造→球化退火→机械加工→淬火+低温回火→磨平面→开槽→开口800~810℃2~4h700~720℃6~8h500℃出炉空冷炉冷时间温度860~870℃170~180℃30~45min180~200℃等温淬火600~650℃90min回火时间温度9SiCr应用较多用于制造形状复杂、要求变形小的低速刃具，如丝锥、板牙等。板牙球化退火淬火+低温回火二、合金工具钢的热处理案例淬火30Cr12型模具钢的热处理方案：①一次硬化法工艺：低温淬火（950℃～1000℃）+低温回火（150℃～180℃）性能：高硬度（61～64HRC），高耐磨性，韧性较好，淬火变形小应用：重载模具②二次硬化法工艺：高温淬火（1100℃～1150℃）+510℃～520℃多次回火（三次）性能：硬度60～62HRC，红硬性和耐磨性都较高，韧性较差应用：受强烈磨损，工作温度在400℃～450℃的模具Cr12型钢热处理后组织：回火马氏体+碳化物+残余奥氏体案例二、合金工具钢的热处理31热处理特点:预备热处理：完全退火或等温退火最终热处理：热锻模——淬火+模面中温回火、模尾高温回火回火后组织：回火屈氏体和回火索氏体；压铸模——较高温度淬火+略高于二次硬化峰值的温度回火3～4次例：3Cr2W8V,1080油冷+600℃三次回火回火后组织：回火马氏体+粒状碳化物热作模具钢的热处理工艺5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V型板压铸模32量具钢的热处理特点预备热处理：采用球化退火或调质处理最终热处理：淬火+（-70～-80℃）冷处理+低温回火+时效处理最终组织：回火M+碳化物+残余A120～130℃，保温几～几十小时，使M、Ar稳定，消除内应力塞规千分尺33合金工具钢的退火组织及其评定按GB/T1299-2000《合金工具钢》。珠光体、网状碳化物和脱碳层的金相评定方法和碳素工具钢基本相同。珠光体评定按GB/T1299-2000《合金工具钢》，评级图分为6级，1～5级合格。制造螺纹刀具用的9SiCr，珠光体2～4级合格。§2合金工具钢的金相检验三、退火组织评定网状碳化物按GB/T1299-2000《合金工具钢》评定，共分4级。网状碳化物合格级别不大于3级。34合金工具钢中的高碳高铬钢（Cr12、Cr12MoV）属于莱氏体钢，存在共晶碳化物组织。共晶碳化物不均匀度按GB/T14979-1994《钢的共晶碳化物不均匀度评定法》评定。放大倍数为100×，在规定部位选择共晶碳化物不均匀度最严重的视场与相应的评级图比较进行评级。§2合金工具钢的金相检验四、共晶碳化物不均匀度评定35五、淬火组织的检验马氏体多呈丛集状，不如碳素工具钢的马氏体针叶清晰。淬火组织检验照ZBJ36003-87《工具钢热处理金相检验标准》，根据马氏体针的长短分为6级。在进行评级时应当选择视域中一般长度的马氏体针作为测定依据。放大倍数为500×。各种刀具马氏体合格级别见表6-5§2合金工具钢的金相检验36马氏体针叶长度评级马氏体针叶长度应在淬火状态下检验，回火后马氏体的针叶则不易识别。钢材淬火后要求有细小的马氏体。五、淬火组织的检验§2合金工具钢的金相检验37500×细针状马氏体，针的长度≤1.5mm。评定级别为1级。38500×细针状马氏体，针叶长度为1.5～2.5mm。评定级别为2级。39500×针状马氏体，针叶长度为2.5～4mm。评定级别为3级。40500×针状马氏体，针叶的长度为4～6mm。评定级别为4级。41500×粗针状马氏体，马氏体的针叶长度为6～8mm。评定级别为5级。42500×粗针状马氏体，针叶长度为8～12mm。评定级别为6级。43六、合金工具钢的回火组织刃具和量具——高硬度和耐磨性，采用低温回火，组织为回火马氏体+细小颗粒状碳化物。量具——要求尺寸稳定，须进行冷处理和低温人工时效，以减少残余奥氏体，稳定尺寸。