5-2低合金工具鋼的金相檢驗(yàn)一、低合金工具鋼的成分和性能特點(diǎn)為了彌補(bǔ)碳素工具鋼的不足，加入一些合金元素如錳、硅、鉻、鎢、鉬、釩等元素。合金元素的加入提高了鋼的淬透性，淬火時(shí)可用油作淬火介質(zhì)，或采用其它冷卻方式冷卻，可減小變形開裂傾向。有數(shù)據(jù)表明，加入1%的鉻，可以提高鋼的淬透性2~3倍。由于合金滲碳體較穩(wěn)定，所以在淬火加熱時(shí)阻礙奧氏體晶粒長大。常用低合金工具鋼的化學(xué)成分見表5-2。表5-2常用低合金工具鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）鋼號統(tǒng)一數(shù)字代號CSiMnCrW供貨狀態(tài)硬度HBS9SiCrT301000.85~0.951.20~1.600.30~0.600.90~1.25—197~241CrWMnT201110.90~1.05≤0.400.80~1.100.90~1.201.20~1.60207~255Cr06T300601.30~1.45≤0.40≤0.400.50~0.70—187~241Cr2T302010.95~1.10≤0.40≤0.401.30~1.65—179~229WT300011.05~1.25≤0.40≤0.400.10~0.300.80~1.20187~229二、低合金工具鋼的熱處理低合金工具鋼在淬火前一般都要經(jīng)過球化退火處理，以得到粒狀珠光體組織，降低硬度，改善切削加工性能，并均勻組織，為淬火作組織準(zhǔn)備。球化退火一般采用等溫退火工藝，由退火加熱溫度以30~40℃/h冷卻至700℃左右，等溫4h，再爐冷到600℃出爐。一些常用低合金工具鋼的球化退火工藝見表5-3。表5-3一些常用低合金工具鋼的球化退火工藝鋼號加熱溫度/℃等溫溫度/℃鋼號等溫溫度/℃加熱溫度/℃9SiCr790~810700~720Cr2770~790680~700CrWMn770~790680~700W780~800650~680Cr06760~790620~660低合金工具鋼的淬火溫度一般為Ac1+30~50℃。淬火介質(zhì)多用油冷進(jìn)行單液淬火，也可進(jìn)行熔鹽巖分級或等溫淬火，可大大降低淬火應(yīng)力，減小工件變形和開裂傾向。淬后采用低溫回火。一些常用低合金工具鋼的熱處理工藝及應(yīng)用見表5-4。表5-4常用低合金工具鋼的熱處理工藝及應(yīng)用鋼號淬火回火用途加熱溫度/℃硬度/HRC溫度/℃硬度HRC油冷熔巖中冷卻①油冷熔巖中冷卻9SiCr865~875870~88063~6462~64160~18061~63宜作形狀復(fù)雜變形要求小的薄刃工具，如搓絲板，鉸刀，也可用作冷沖模CrWMn820~840830~85063~6561~63170~20060~62用作耐磨性較高，變形較小的工具，如長絲錐、拉刀，也可用作量規(guī)、精密絲杠、復(fù)雜高精度沖模Cr2830~850830~86062~6561~63150~17060~62低速切削工具，也可用作冷沖模W800~820（水冷）62~64（水冷）150~18059~61絲錐、鉸刀和特殊切削工具二、典型低合金工具鋼的組織特點(diǎn)1.9SiCr鋼由于Si、Cr的加入提高了鋼的淬透性，所以直徑小于40mm的工件都能淬透。油淬后硬度可達(dá)62~64HRC，殘余奧氏體6%~8%。鋼的回火穩(wěn)定性較好，經(jīng)過250℃回火，硬度仍然大于60HRC。碳化物細(xì)小、分布均勻，使用時(shí)不易崩刃。通過分級或等溫處理，鋼的變形比較小。但是該鋼種由于Si的存在，脫碳傾向較大，切削加工性相對較差。9SiCr鋼常采用等溫淬火工藝，等溫淬火是提高模具韌性的有效方法，模具的使用壽命可提高2~3倍。圖5-7是9SiCr鋼等溫處理后的組織，熱處理工藝：870℃加熱后250℃等溫40min后空冷。組織為下貝氏體（約占30%的體積分?jǐn)?shù)）+馬氏體+殘余奧氏體+碳化物，硬度57~59HRC。2.CrWMn鋼由于Cr、W、Mn三元復(fù)合作用，有較高淬透性，油淬臨界直徑可達(dá)50~70mm；淬火后鋼中的殘余奧氏體約18%~20%，淬火后變形小。由于含碳量高，保證形成比較多的碳化物，并且Cr、W的碳化物比較穩(wěn)定，也使淬火加熱時(shí)的奧氏體晶粒細(xì)小，所以該鋼種具有高硬度、高的耐磨性，CrWMn鋼的回火穩(wěn)定性與9SiCr鋼相似，大于250℃回火后的硬度低于60HRC。由于W的作用，鋼中碳化物比較多且容易形成網(wǎng)狀。Mn元素有使鋼臨界點(diǎn)下降的作用，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的Mn時(shí)，可使淬火加熱溫度下降10~15℃，并能使Ms點(diǎn)急劇地下降。這樣，在淬火后會使殘余奧氏體的數(shù)量增多，從而抵消淬火時(shí)因馬氏體生成而產(chǎn)生的體積膨脹，減少淬火后的總變形量，有利于制造變形要求嚴(yán)格的模具和刀具。圖5-8是CrWMn鋼840℃加熱后油冷淬火+280℃回火的組織。組織為回火馬氏體基體+殘余奧氏體+顆粒狀碳化物，硬度為59~60HRC。圖5-79SiCr等溫淬火組織500×圖5-8CrWMn淬火回火組織600×三、低合金工具鋼的金相檢驗(yàn)合金工具鋼的檢驗(yàn)可按照GB/T1299—2000《合金工具鋼》標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行。檢驗(yàn)金相組織是否有非正常的組織出現(xiàn)，常見的非正常組織有表面脫碳、過熱組織、非金屬夾雜、網(wǎng)狀碳化物等，缺陷類型基本與碳素工具鋼相同。下面就缺陷組織網(wǎng)狀碳化物舉例分析討論。圖5-99SiCr淬火回火組織500×如圖5-9所示是9SiCr鋼淬火后回火組織。熱處理工藝：850℃加熱保溫后油冷淬火+180℃回火×1h組織：細(xì)針狀回火馬氏體的黑色基體+白色斷續(xù)網(wǎng)狀二次碳化物。網(wǎng)狀碳化物按GB/T1299—2000標(biāo)準(zhǔn)中第二級別圖評定為3級。二次碳化物呈粗大的斷網(wǎng)狀分布，使?jié)L絲模的脆性增大，在滾絲時(shí)產(chǎn)生碎裂。粗大網(wǎng)狀碳化物在磨削加工時(shí)易產(chǎn)生磨削裂紋，因此這種組織屬于缺陷組織。缺陷分析：網(wǎng)狀碳化物的產(chǎn)生，大多是由于終鍛溫度過高、冷卻又較緩慢，使二次碳化物沿奧氏體晶界析出