相关链接：铬12模钢表面延性和干裂性研究

　　开裂敏理性是原料的重要物理性能，对硬度大、延性大的原料尤为重要。据统计，一些部门对表面化学热处理后渗透层的延性进行了一系列科学研究，如对硼渗透层表面延性的科学研究、对高频淬火层表面延性的精确测量等，得出了许多关键结论。对于像Cr12MoV模具钢这样硬度大、延性大的工模原材料，延性干裂直至断裂的无效问题十分广泛。目前，该原料延性开裂的敏感性检验比较复杂，渗透性大。更简单有效的科学研究方法已成为探索高韧性、高非金属材料的热点话题。

　　我们科学研究的主要目的是通过类似的表面硬化层来检验这种原料的开裂敏理性。本次主要针对Cr12模具钢的科学研究，强度约为60HRC，经过不同的热处理方法，分析讨论了工件表面开裂的敏感性，并根据材料的其他物理性能进行了分析讨论。试验研究表明，布氏硬度压印法具有简单易行的检测模具钢表面开裂敏感性方法，对进一步研究该原材料具有重要的理论和实践意义。

　　▇ 科学研究材料及方法

　　● 实验材料和热处理方法

　　Cr12模具钢的成分质量浓度为(德松标准Cr12钢的金速原素比)。热处理方法选择不同的加热温度 冷暴力( - 196 ℃) 200℃淬火。本文仅讨论淬火温度分别为960℃、1000℃、1030℃、1060℃、Cr12钢热处理工艺1100℃后表面开裂敏理性。

　　● 物理性能和残留奥氏体测量方法

　　Instron1255型万能材料试验机上的基本物理性能数据测量缩小试件10mm*20mm；弯曲试件10mm*10mm*120mm，跨度100mm；UT10型拉力试验机采用10mm*10mm*55mm无空缺试件进行应力试验。所有信息均取3～四个样品的平均值。残留奥氏体含量的测定 D/ max rA 在X射线自动衍射器中进行。

　　● 表面开裂敏理性检测的原理和方法

　　维氏硬度试验法用于表面干裂测量和应力分析表面开裂敏理性试验，相对面间交角为136°金刚石正四棱锥体拉力在一定负载下舒张压入待测金属表面，在规定的维护时间后卸载，然后在显微镜和扫描电子显微镜下观察压印方形边界的机构基本形态。根据应力分析，只有当作用于边界（特别是方形边缘）的力超过部分原材料区域干裂纹的门槛（由原材料的特性决定）时，才可能出现裂纹和损坏，然后在一定条件下确定原材料的表面裂纹敏感性和干裂纹阻力。

　　▇ 测试结果及分析

　　在布洛维硬度计中进行干裂试验，各自使用5、10、15、20、负载30公斤筹码。

　　▇ 测试结果及分析

　　在布洛维硬度计中进行干裂试验，各自使用5、10、15、20、30kg芯片的负载。试件为15mm×10mm金相试样，试样分别为960℃、1000℃、1030℃、1060℃、1100℃淬火 冷暴力 ( -196℃) 200℃淬火。先将试件从精磨到细磨再研磨抛光，再用4 %氰化钠乙醇溶液腐蚀试件，腐蚀水平适中，每个试件用布氏硬度3～5点。

　　● 残留的奥氏体量和强度( HV) 与热处理方法的关系

　　淬火后，200℃淬火中有许多残留的奥氏体，随着淬火温度的升高而变化。大多数残留的奥氏体(700℃)在1100℃淬火 %) 残留渗碳体机构。一些残留的奥氏体可以通过冷暴力改变，残留的奥氏体成分可以显著降低。例如，1100℃淬火后，复冷暴力残留的奥氏体成分从70%下降到40%左右。由此可见，Cr12模具钢在1030℃以下的温度淬火后，硬度随淬火温度的升高而变化，淬火温度再次升高，因为钢中残留的奥氏体体量增加，硬度降低。实验结果显示，Cr12钢10000～1030℃淬火最大硬度值约为820 HV 。

　　● 物理性能与热处理方法的关系

　　Cr12钢试件用于不同温度的淬火处理，以降低抗拉强度σsc、随着淬火温度的升高，Cr12钢的抗压抗拉强度与强度有相同的趋势分析～最大值可在1030℃获得。随着淬火温度的升高，Cr12钢的抗拉强度值略有降低，1030℃前Cr12钢的冲击功增长缓慢，随后淬火温度的升高而变化。

　　● 敏理性结论表面开裂

　　测量布氏硬度，测量表面开裂敏感性显微镜的外观，了解Cr12模具钢在1000℃、1030℃淬火后冷暴力 200℃淬火后，开裂的敏感性相对较大。布氏硬度压印对角处有许多裂缝。裂缝趋势不仅有沿晶裂缝，还有穿晶裂缝，一些渗碳体也产生干裂缝。Cr12模具钢在960℃及其1060℃、1100℃淬火试件表面开裂敏感性小，布氏硬度压印对角无裂纹。准确测量整体材料与表面硬化层结论完全不同。后者由于表面和基体的性质不同，表面原料更脆，表面破碎干裂或脱落。

　　▇ 剖析

　　通过对上述结论的综合分析，我们可以了解到Cr12模具钢的表面干裂性能与原材料的机构密切相关。残留的奥氏体量随淬火温度的升高而变化，部分残留的奥氏体可以通过冷暴力变化，残留的奥氏体量可以显著降低。随着淬火温度的升高，Cr12磨具钢硬度在1030℃以下的温度淬火，在10000℃以下～最大强度可在1030℃淬火。随着淬火温度的升高，Cr12模具钢的抗压抗拉强度与强度相同。随着淬火温度的升高，抗弯强度略有降低，Cr12模具钢的冲击韧性值随淬火温度的升高而变化，1030℃前缓慢升高。从表面开裂的敏理性试验结果可以看出，干裂试件分别为1000℃、1030℃，淬火后200℃淬火试件，其他3个工序(960℃)、1060℃、对比1100℃淬火)未干裂样品，可以得出干裂样品的硬度值最大，残留奥氏体量较低，抗弯强度值较低。在这种状态下，样品的延展性很大，表面开裂的敏感性也很大。高韧性样品的表面干裂变化趋势与强度、抗拉强度和冲击韧性值的变化趋势相一致。因此，布氏硬度压印法可以作为检验工件表面延性干裂特性的新方法。

　　▇ 结果

　　Cr12模具钢表面延性开裂的敏感性与热处理方法密切相关，完全取决于其硬度、残留奥氏体量、物理性能值等。由于热处理方法对这些因素有影响，Cr12模具钢的开裂敏感性可以通过调节热处理方法来操作。

　　1000℃Cr12模具钢、在1030℃温度淬火后，冷暴力和200℃淬火，表面延性干裂抗性低于960℃、1060℃、淬火1100℃后的冷暴力和200℃淬火，表面有穿晶裂纹或沿晶裂纹。布氏硬度压印法可作为区分Cr12模具钢开裂敏感性的简单方法。摘自:51模材网学院布局

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