工模具鋼的金相檢驗《金相檢驗》第五單元主講：王文科目前一頁\總數(shù)五十三頁\編于九點內(nèi)

容工具鋼碳素工具鋼低合金工具鋼冷作、熱作模具鋼高速鋼檢驗實例目前二頁\總數(shù)五十三頁\編于九點1、工具鋼的分類：碳素工具鋼：T8T10T12低合金工具鋼CrWMn、9CrSi高合金模具鋼3Cr2W8V、Cr12、Cr12MoV、5CrMnMo、5CrNiMo高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2工具鋼目前三頁\總數(shù)五十三頁\編于九點2、工具鋼概述碳素工具鋼是用于制造刃具、模具、量具機其它工具。工具鋼都要求高硬度和高耐磨性，故碳素工具鋼含碳量在0.70以上，而且都是優(yōu)質或高級優(yōu)質鋼。常用的牌號有T7～T13T7A～T13A。熱處理：球化退火＋機加工＋淬火＋低溫回火，組織為隱針馬氏體＋顆粒狀碳化物，硬度大于62HRc目前四頁\總數(shù)五十三頁\編于九點3、金相檢驗項目球化退火組織：球狀或球狀＋片狀混合組織。評級1～6級網(wǎng)狀碳化物：1～4級脫碳層：鋼材熱加工時，由于表面與爐氣的氧化反應，失去部分或全部的碳量，造成鋼材表面碳量降低的區(qū)域。等于全脫碳層和部分脫碳層厚度之和。目前五頁\總數(shù)五十三頁\編于九點全脫碳層：全部為鐵素體組織，邊緣至最初出現(xiàn)有珠光體或其它組織的部分為止。部分脫碳層：由全脫碳層終端至心部組織出現(xiàn)處為止。石墨碳：游離石墨碳是碳素工具鋼容易產(chǎn)生的一種缺陷。原因是退火溫度高，時間長，冷卻緩慢，多次退火。呈灰黑色的點狀或不規(guī)則形狀，其周圍由于脫碳，鐵素體數(shù)量較多，珠光體數(shù)量相應減少。危害是降低強度，增加脆性，易產(chǎn)生崩折現(xiàn)象，是不允許存在的缺陷。目前六頁\總數(shù)五十三頁\編于九點正常的淬火組織：細小針狀馬氏體和彌散分布的滲碳體。不正常的淬火組織：欠熱組織→有非馬氏體過熱組織→馬氏體針粗大，殘余奧氏體增多，滲碳體顆粒減少過燒組織→除馬氏體針粗大外，晶界熔化。目前七頁\總數(shù)五十三頁\編于九點成分及牌號性能及用途組織及缺陷一、碳素工具鋼的金相檢驗目前八頁\總數(shù)五十三頁\編于九點

成分：碳素工具鋼是含碳量較高的鋼，其含碳量在0.7％～1.3％之間，所以又稱為高碳鋼。

牌號：T7，T8，T9…T13等。（一）、成分及牌號目前九頁\總數(shù)五十三頁\編于九點硬度高，耐磨，可切削加工；紅硬性差；只能制造尺寸小、形狀簡單、切削速度不高的工具。（二）、性能及用途目前十頁\總數(shù)五十三頁\編于九點熱處理工藝：鍛造→球化退火→淬火→回火正常組織：片狀珠光體+網(wǎng)狀滲碳體（三）、熱處理工藝及正常組織目前十一頁\總數(shù)五十三頁\編于九點（四）、缺陷組織及金相檢驗1、退火組織2、淬火組織目前十二頁\總數(shù)五十三頁\編于九點正常的退火組織1、退火組織圖5-T8鋼完全退火組織（850×）目前十三頁\總數(shù)五十三頁\編于九點圖5-T12鋼正常球化退火組織（500×）目前十四頁\總數(shù)五十三頁\編于九點不正常的退火組織：①網(wǎng)狀碳化物目前十五頁\總數(shù)五十三頁\編于九點②脫碳層圖5-60Si2MnA鋼脫碳層組織(500×)全脫碳層半脫碳層目前十六頁\總數(shù)五十三頁\編于九點③石墨碳目前十七頁\總數(shù)五十三頁\編于九點④球化退火欠熱組織圖5-T8鋼球化退火欠熱組織（500×）圖5-T12鋼球化退火欠熱組織（500×）目前十八頁\總數(shù)五十三頁\編于九點⑤球化退火過熱組織圖2-108T8鋼球化退火過熱組織（500×）圖2-121T12鋼球化退火過熱組織（500×）目前十九頁\總數(shù)五十三頁\編于九點正常的淬火組織：

碳素工具鋼的正常淬火溫度在Ac1+30～50℃，即通常的加熱溫度760～780℃，組織一般為細針狀馬氏體＋少量殘余奧氏體

。2、淬火組織圖2-112T8鋼780℃正常淬火組織（500×）

目前二十頁\總數(shù)五十三頁\編于九點不正常的淬火組織①欠熱和欠淬透組織原因：淬火溫度低，或保溫時間不足，冷卻速度過慢；組織特點：出現(xiàn)未轉變的細珠光體或極細珠光體（過去稱托氏體），整體為：馬氏體+未溶珠光體+滲碳體；缺點：硬度偏低，影響耐磨性，降低壽命目前二十一頁\總數(shù)五十三頁\編于九點目前二十二頁\總數(shù)五十三頁\編于九點圖5-T8鋼780℃淬火冷速較低產(chǎn)生的組織（500×）圖5-T12鋼淬火冷速較低回火后產(chǎn)生的組織（500×）淬火馬氏體＋殘余奧氏體部分聚集分布的顆粒狀碳化物

沿晶界分布的黑色淬火托氏體目前二十三頁\總數(shù)五十三頁\編于九點②過熱和過燒組織原因：淬火溫度過高；組織特點：馬氏體針葉粗大，殘余奧氏體增多，滲碳體顆粒減少；過熱嚴重時則為過燒：除馬氏體非常粗大外，還會有晶界燒熔現(xiàn)象；缺點：降低耐磨性、切削性和壽命，蹦刃和斷裂；目前二十四頁\總數(shù)五十三頁\編于九點圖5-T10A鋼過熱淬火低溫回火組織（500×）粗針狀馬氏體＋白亮殘余奧氏體

目前二十五頁\總數(shù)五十三頁\編于九點1、合金工具鋼的化學成分合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎加入一種或幾種合金元素而成的鋼。常加入元素：Cr，Mn，Si，W，V等,提高淬透性常用量刃具鋼有：9SiCr，CrWMn，Cr06等冷作模具鋼：Cr12,Cr12MoV,9Mn2V熱作模具鋼：5CrMnMo,5CrNiMo,3Cr2W8V耐沖擊鋼：4CrW2Si,6CrW2Si二、低合金工具鋼的金相檢驗目前二十六頁\總數(shù)五十三頁\編于九點2、低合金工具鋼的退火組織及其評定(合金工具鋼技術條件GB/T1299-2000)

①珠光體，網(wǎng)狀碳化物和脫碳層的金相評定和碳素工具鋼基本相同。②共晶碳化物不均勻度目前二十七頁\總數(shù)五十三頁\編于九點碳素鋼與合金鋼球化退火組織比較目前二十八頁\總數(shù)五十三頁\編于九點目前二十九頁\總數(shù)五十三頁\編于九點目前三十頁\總數(shù)五十三頁\編于九點3、淬火組織及其評定

馬氏體多呈叢集狀，不如碳素工具鋼的馬氏體針葉清晰。淬、回火組織及其評定1）刃具和量具——低溫回火：回火馬氏體，細小顆粒狀碳化物2）合金量具須進行冷處理和低溫人工時效，以減少殘余奧氏體，穩(wěn)定尺寸。目前三十一頁\總數(shù)五十三頁\編于九點4、低合金工具鋼的金相檢驗項目

缺陷基本與碳素工具鋼相同，非正常組織有表面脫碳、過熱組織、非金屬夾雜、網(wǎng)狀碳化物。依據(jù)GB/T1299-2000《合金工具鋼》標準要求進行檢驗。目前三十二頁\總數(shù)五十三頁\編于九點1、冷作模具鋼的組織和性能特點冷作模具鋼用于制造使在冷態(tài)下金屬變形的模具。如冷沖模、冷擠壓模、拉絲模等。高的硬度，強度，良好的耐磨型和韌性顯微組織特點：1）有充分的剩余碳化物，且分布均勻，圓整，細小。2）馬氏體均勻，細小。3）奧氏體晶粒均勻，細小。金相檢驗項目（GB/T14979）P106-107：鍛造共晶碳化物不均勻度；球化退火珠光體；二次碳化物；淬火組織及晶粒度；回火晶界。三、冷作模具鋼的金相檢驗目前三十三頁\總數(shù)五十三頁\編于九點2、冷作模具鋼的檢測實例（Cr12MoV）

試樣的顯微組織為回火馬氏體、少量殘余奧氏體以及呈變形網(wǎng)狀分布共晶碳化物，見圖1，2。共晶碳化物不均勻度按GB/T14979-1994標準中第4級別圖評定約為4~5級，見圖3。目前三十四頁\總數(shù)五十三頁\編于九點目前三十五頁\總數(shù)五十三頁\編于九點試樣基體組織為細針狀回火馬氏體+殘余奧氏體+顆粒狀碳化物，參照GB/T14979-1994標準第四套評級圖進行評定，試樣碳化物不均勻度評為1級（圖1），按JB/T7713-1995標準，試樣碳化物級別評為1級，馬氏體級別評為2級（圖2）。目前三十六頁\總數(shù)五十三頁\編于九點1、熱作模具鋼的組織和性能特點熱作模具鋼是用于制造使金屬在高溫成型的模具，如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等。高的熱強性，熱疲勞性和韌性。熱作模具鋼的碳含量為0.30～0.6%之間，加入合金元素Cr、Ni、Si、Mn，是為了提高鋼的基體強硬度和淬透性，加入Mo、W、V是為了提高鋼的回火穩(wěn)定性和增加耐磨性。。分類：1）高韌性熱作模具鋼：5CrMnMo，5CrNiMo等

2）高熱強性熱作模具鋼：3Cr2W8V，Y4，Y10等

3）強韌兼?zhèn)錈嶙髂＞咪摚?Cr5MoSiV1（H13），

4Cr3Mo3等四、熱作模具鋼的金相檢驗目前三十七頁\總數(shù)五十三頁\編于九點2、熱作模具鋼的金相檢驗項目標準：YB9-1968(鉻軸承鋼技術條件),ZJB36003-1987(工具鋼熱處理檢驗)，GB/T1299-2000(合金工具鋼技術條件)項目：原材料帶狀組織、碳化物偏析帶、熱處理組織、碳化物網(wǎng)、球化質量。原材料帶狀，＜２級退火組織檢驗：點狀及細粒狀珠光體和共晶碳化物碳化物檢驗（共晶碳化物，網(wǎng)狀碳化物，球化質量（H11）等）淬、回火組織檢驗，一般要求馬氏體細小，針長≤4級，晶粒度細于8級。目前三十八頁\總數(shù)五十三頁\編于九點3、熱作模具鋼的檢測實例（H13）模具為電渣精練H13（4Cr5MoV1Si）鍛件，鍛后熱處理工藝為1030±5℃氣淬或油淬，530±5℃2次回火，硬度HRC52-55。模具表面進行了氮化處理，規(guī)定氮化后總滲層深度≥0.15mm，氮化后表面硬度900～1200HV。氮化深度約為0.66mm，化合物層厚度約為0.09mm，氮化層疏松級別為2級?；w顯微組織為細針馬氏體+殘余奧氏體。根據(jù)熱作模具鋼顯微組織標準JB/T8420-1996基體馬氏體評定為3級。目前三十九頁\總數(shù)五十三頁\編于九點目前四十頁\總數(shù)五十三頁\編于九點鍛造→球化退火→粗加工→去應力處理（６５０℃）→精加工→最終熱處理→鉗修→打光→滲氮→裝配可根據(jù)實際需要確定不同的回火溫度目前四十一頁\總數(shù)五十三頁\編于九點高速工具鋼的分類及化學成分高速鋼的熱處理工藝及組織高速鋼的金相檢驗項目五、高素工具鋼的金相檢驗目前四十二頁\總數(shù)五十三頁\編于九點1、高速工具鋼的分類及化學成分高硬度，耐磨性和紅硬性，同時具有足夠的強度和韌性。高速鋼長期工作于500-600℃，硬度仍可保證在HRC60以上，而碳素工具鋼工作于250-300℃時，硬度變會明顯降低，喪失其切削性能。分類：1）W系：W18Cr4V，1270-1300℃淬火2）W-Mo系：W6Mo5Cr4V2，1220-1240℃淬火3）高碳高礬系：W6MoCr4V3，1220-1240℃淬火4）Co高速鋼：W2Mo9Cr4VCo8，HRC68-70，1170-1200℃淬火5）Al高速鋼：W10Mo4Cr4V3Al，HRC68-70，1230-1260℃淬火Co和Al均為非碳化物形成元素，絕大部分溶入固溶體中，增加硬度和紅硬性。目前四十三頁\總數(shù)五十三頁\編于九點2、高速鋼的熱處理工藝及組織①球化退火。高速工具鋼預備熱處理是球化退火組織是索氏體和碳化物。退火態(tài)一般要進行脫碳層的測定。目前四十四頁\總數(shù)五十三頁\編于九點②淬火、回火

最終熱處理是淬火＋三次高溫回火，組織是回火馬氏體＋顆粒狀碳化物＋少量殘余奧氏體，硬度在62～64HRc左右。淬火組織：馬氏體，碳化物，30%左右的殘奧。

馬氏體為隱針型，浸蝕后呈白色。淬火晶粒度是檢驗熱處理質量的重要標志?；鼗鸾M織：回火馬氏體，碳化物及殘余奧氏體。目前四十五頁\總數(shù)五十三頁\編于九點高速鋼的熱處理工藝目前四十六頁\總數(shù)五十三頁\編于九點淬火、回火組圖例目前四十七頁\總數(shù)五十三頁\編于九點3、高速鋼的金相檢驗項目①共晶碳化物不均勻度：按GB/T9943－1988，分帶狀和網(wǎng)狀兩個系列②脫碳層深度③晶粒度④特大晶粒：萘狀斷口，晶粒特別粗大，斷口表現(xiàn)為魚鱗狀的花斑。⑤異常晶粒：在大晶粒中有許多小晶粒，浸蝕后色澤較深，有點狀物析出。目前四十八頁\總數(shù)五十三頁\編于九點⑥過熱組織：以晶粒邊界碳化物的溶解程度和在冷卻過程中析出網(wǎng)狀碳化物程度來確定過熱程度，尖角→拖尾→半網(wǎng)→網(wǎng)狀⑦過燒組織：出現(xiàn)鑄態(tài)黑色萊氏體及共晶體⑧回火組織：充分時，看不見奧氏體晶粒，整個視場呈黑色回火馬氏體。一般回火程度時，各別區(qū)域或碳化物堆積處有白色區(qū)域