高碳高铬冷作模具钢Cr12、Cr12Mo1V1和Cr12MoV（Cr12型钢）

高碳高铬冷作模具钢俗称Cr12型钢，是典型的冷作模具钢钢种。GB/T 1299-2000标准中共纳入三个标准钢号，即Cr12、Cr12Mo1V1和Cr12MoV，其主要化学成分见表1
表1   Cr12型钢主要化学成分(质量分数,%)
钢号 C Cr Mo V
Cr12 2.00~2.30 11.50~13.00  
Cr12Mo1V1 1.40~1.60 11.00~13.00 0.70~1.20 0.50~1.10,Co≤1.00
Cr12MoV 1.45~1.70 11.00~12.50 0.40~0.60 0.15~0.30
⑴成分特点。高碳高铬。Cr12钢的碳含量为2.00%~2.30%，是含碳量最高的钢种，平均含独量为12%，是合金工具钢中含铬量最高的钢种。
⑵组织特为。成分特点决定了Cr12型钢是莱氏体钢，组织中存在大量的共晶碳化物，淬火状态碳化物含量(体积分数)约占13%~20%。
⑶热处理特点。Cr12型钢有两种热处理方案：一是采用较低的淬火温度配以低温回火，称为一次硬化法；二是采用较高的淬火温度配以多次高温回火，产生二次硬化，称为二次硬化法。Cr12型钢中含有大量的共晶碳化物，在热处理过程中不参与相变，且淬火组织中又有较多的残余奥氏体(占10%~40%，体积分数)，因此，淬火畸变量甚微，又称微变形模具钢。
⑷性能特点。由于钢中的碳化物数量多，因此，具有很高的耐磨性，此外，还有较高的热稳定性。此类钢韧度较差，高温热塑性低。
Cr12型冷作模具钢经常用于制造高耐磨、微畸变、高负荷下服役的冷加工用的模具和工具，尤以Cr12和Cr12MoV应用最广。铬能使钢有很高的淬透性，是形成M7C3型碳化物的主要元素，也是促碳成碳化物不均匀分布的主要元素。加入钼、钒能进一步提高钢的淬透性，细化晶粒和共晶碳化物，改善韧度，提高回火稳定性。Cr12MoV钢含碳量比Cr12钢低，又因加入了钼和钒，因此，其碳化物数量、粒度、形态、不均匀程度都比Cr12钢有较大的改善，从而韧度得到明显提高。Cr12Mo1V1钢性能优于Cr12MoV钢。由于钢的含Mo、V量比Cr12MoV钢高，并含有Co，改善了钢的组织，所以，其强韧、耐磨性均有所提高。
因为这类钢中都含有大量共晶碳化物，铬大部分集中在M₇C₃型共晶碳化物中，它的硬度在HV1800~2800之间，既能阻止晶粒长大，也是钢的耐磨性特别高的原因。部分铬和合金元素溶于基体中，可提高钢的淬透性和回火稳定性。通过淬火加热温度的调节，可以控制合金元素的溶解量，从而影响淬火后钢中残余奥氏体量的多少，使模具达到微畸变，甚至不畸变。高铬钢工模具在服役过程中会由于摩擦而升温，在工模具表面形成Cr₂O₃薄膜，它既能提高工模具表面的抗氧化、抗腐蚀性能，同时还能降低表面的摩擦因数，起到润滑作用。
Cr12型钢中含有大量共晶碳化物，淬火后碳化物总残留量仍可达13%~20%(体积分数)。碳化物的膨胀系数比基体组织小30%左右，加热时它阻止基体膨胀，冷却时又阻止基体收缩，因此，定向分布的大量碳化物会引起工件在热处理时的不均匀畸变。工件淬火后，沿轧制方向的纵向伸长量大，横向伸长量小，甚至会收缩。带圆孔工件淬火后可能出现椭圆度。力学性能也呈各向异性，对于碳化物不均匀度较高的钢材，横向抗弯强度将比纵向要低30%~40%，塑性可能要低30%~50%。碳化物堆集处在1155℃左右就可能出现液上，因此，热加工时过热、过烧现象时有发生。碳化物堆集和粗大的角状碳化物，特别是Cr12钢中的共晶碳化物块度大棱角锋利，是引起模具崩角和脆裂的重要原因。www.hongchao-dg.cn综上所述，此钢系各钢种中的共晶碳化物的形态、粒度及其不均匀分布，是影响材料使用的最再棘手的质量问题。因此， 采用热加工工艺，改善共晶碳化物的形态、粒度和分布，是今后开展工艺研究的主攻方向。
此钢系钢材正常淬火-回火后的残余奥氏体量可达10%~40%(体积分数)。残余奥氏体量的多少与工件变形量密切相关，因此，针对不同要求，改变热处理工艺，可能满足生产上的不同需求。
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