158Cr12MoV(1Cr12MoV)不锈钢是碳质量分数高达1.45%~1.70%的马氏体不锈耐热钢,钢中加入Mo、V,Mo能减轻碳化物偏析并提高淬透性,V能细化晶粒,增加韧性。该钢具有高淬透性,断面在400mm以下可以完全淬透,在300~400℃仍可保持良好的硬度和耐磨性,淬火时体积变化量小,又有高的耐磨性和良好的综合性能,所以可以制造断面大、形状复杂、经常承受较大冲击的各种模具,并可作为航空用不锈耐热钢棒材。
一、化学成分
158Cr12MoV(1Cr12MoV)不锈钢的化学成分见表4-124。
二、临界点
Ac1≈810℃、Ac3≈1200℃、Ar1≈760℃、Ms≈185℃。
三、热加工
158Cr12MoV(1Cr12MoV)不锈钢锻造工艺规范见表4-125。
由于158Cr12MoV(1Cr12MoV)钢属于莱氏体钢,钢中碳化物偏析。为了改善碳化物的不均匀,在加工前必须锻造或改锻,锻造实际操作时一定要严格执行锻造工艺规范,其关键在于毛坯加热温度及保温时间。温度低、时间短、透烧不足或变形抗力太大,会产生锻件内裂或裂纹;而加热温度过高,会使毛坯过热或过烧,导致锻打碎裂而报废;保温时间长,会造成晶粒长大及表面严重脱碳。加热时要先预热,再逐渐升温,注意工件放置的位置要适当,且应注意翻料,以便均匀加热。
锻打时坚持多向镦拔,反复镦粗、拔长,将网状碳化物和共晶碳化物打碎,消除碳化物的不均匀性。锻后应注意缓冷并及时退火。
四、预备热处理
预备热处理的过程如下:
1. 锻后一般退火:加热温度为850~870℃,保温4~5h,炉冷至500℃以下出炉空冷,退火后硬度≤229HBW,组织为粒状珠光体+碳化物。
2. 锻后等温退火:加热温度为850~870℃,保温1~2h;炉冷至720~750℃,保温3~4h,炉冷至550℃以下出炉空冷。退火后硬度为207~255HBW,组织为细珠光体+碳化物。
3. 高温回火:加热温度为760~790℃,保温2~3h,炉冷或空冷,硬度为207~255HBW。
五、淬火及回火
具体分述如下:
1. 推荐淬火规范见表4-126。
2. 回火规范见表4-127,不同回火温度与硬度的关系见表4-128。
3. 不同加热和冷却条件下的硬度与淬火温度的关系见表4-129。
4. 等温淬火
1030℃加热保温后,在250~280℃温度下的硝盐中等温一段时间后空冷,可以获得下贝氏体+马氏体+残留奥氏体+碳化物的混合组织,然后再经过适当温度回火,即可获得满意的性能。等温淬火的最大优点,就在于不降低工件强度的同时,能大幅度提高模具的韧性,工件的使用寿命一般可以提高30%~50%。
5. 固溶双细化工艺
完全利用热处理方法,使碳化物细化、棱角圆整化,同时使奥氏体晶粒超细化,其主要的工艺措施是高温固溶和循环细化。高温固溶可以改善碳化物的形态和粒度。循环细化的目的在于使奥氏体晶粒超细化。现将158Cr12MoV(1Cr12MoV)不锈钢固溶双细化工艺简述如下;
固溶处理是将零件粗加工后在高温加热固溶,加热温度为1100~1150℃(加热过程中预热两次),保温一段时间后可直接淬入热油或等温处理后转变为下贝氏体+马氏体的复合组织。回火温度为750℃,保温1h,组织为细片状珠光体为基体的原始组织。
双细化工艺是在最终热处理前再增加一次低温淬火,加热温度为960℃,油冷淬火,300℃左右出油空冷。
经固溶双细化后,158Cr12MoV(1Cr12MoV)不锈钢的冲击韧度可以成倍提高,零件的使用寿命可以翻几番,工序虽然增加,单位成本有所上升,但总的经济效益仍然很高。