CrWMn热处理工艺及其组织与性能

CrWMn热处理工艺及其组织与性能

黄超，方耿然，陈冰泉

（武汉理工大学，湖北武汉430070）

作者简介：黄超（1986-），男，大学本科，主要研究方向：材料成型及控制工程。

摘要：文章通过制定CrWMn钢的热处理工艺，测定在各种热处理情况下试样的硬度和耐磨性，并进行金相组织分析，得出了淬火加低温回火可以提高CrWMn的硬度和耐磨性。

关键词：CrWMn；热处理；硬度；耐磨性

1CrWMn材料简介

①CrWMn的化学成分及临界温度。

②CrWMn的性质。从钢的分类来看，CrWMn钢属于低合金刃具钢，具有高的淬透性、硬度和耐磨性。W能细化晶粒，改善韧性。由于该钢淬火后残留奥氏体较多，可以抵消马氏体相变引起的体积膨胀，故淬火变形小。因此CrWMn钢适于制造截面较大、要求耐磨和淬火变形小的刃具，如板牙、拉刀、长丝锥、长铰刀等。一些精密量具和形状复杂的冷作磨具也常使用该钢种。

2CrWMn的加工及热处理介绍

低合金刃具钢的加工过程是：球化退火→机加工→淬火＋低温回火。淬火一般是采用油淬，因此变形小，淬裂倾向低。淬火温度应根据工件形状、尺寸及性能要求要求严格控制，一般都要预热；回火温度为150～200℃。热处理后的组织为回火马氏体、剩余碳化物和少量残余奥氏体。

3CrWMn热处理工艺的制定

按上述知识，对CrWMn钢预热到600℃并保温15min，然后分别在830℃和860℃下进行油淬，并测定两种温度下油淬后的硬度；接着均在150℃回火1h，并分别采用空冷和水冷，再测定硬度和比较耐磨性。

淬火工艺的制定如下：

预热温度：600℃；加热温度：Ac3+（30～50）℃，为比较不同的淬火温度对CrWMn硬度和耐磨性的影响，分别采用830℃和860℃作为加热温度；保温时间：15min；冷却方式：油冷。

回火工艺的制定为：低温回火温度为150℃；保温时间为15min；分别采用空冷和水冷。

4CrWMn热处理金相组织分析

①淬火热处理。淬火是将钢加热至临界点Ac3或Ac1以上一定温度，保温后在以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。因为CrWMn是过共析钢，其加热温度通常选择在Ac1+(30～50)℃的范围，考虑到CrWMn钢中合金元素的作用，为了加速奥氏体化，淬火温度可偏高些，为Ac1以上50～100℃。因此，加热到一定温度时，其组织为奥氏体加球状碳化物，淬火后得到马氏体和其上均匀分布的粒状碳化物。

②回火热处理。回火是将淬火钢在A1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却到室温的工艺过程。由于W形成碳化物，这种钢在淬火加低温回火后，得到回火马氏体和均匀细小的粒状碳化物组织，具有很高的硬度及耐磨性，同时显著降低了钢的淬火应力和脆性。此外W还有助于保存细小晶粒，从而使钢获得较好的韧性。

5CrWMn热处理耐磨性与硬度为检测试样在热处理后的耐磨性和硬度，对淬火和淬火+低温回火的试样分别进行洛氏硬度的测定；对淬火后低温回火的试样进行耐磨性测定。结论见表2单位磨损量，表3淬火后的洛氏硬度值，表4淬火后回火的洛氏硬度值。

6结论

通过对不同热处理试样的硬度值、耐磨性的测定，可知淬火后CrWMn试样的硬度值比淬火加低温回火后试样的硬度值略高，同时在相同的淬火温度和回火温度下，回火后空冷的硬度值比水冷的硬度值大。从耐磨性来看，回火后空冷的试样的耐磨性远远比回火后水冷的好。从金相显微组织来看，CrWMn钢淬火后的室温组织为马氏体和其上均匀分布的粒状碳化物，而CrWMn钢淬火加低温回火后的室温组织为回火马氏体和均匀细小的粒状碳化物，因此可以得出CrWMn钢经淬火加低温回火处理后具有比较高的硬度和耐磨性。经淬火加低温回火后的钢可以用于制造低速切削或耐磨性要求较高的刨刀、铣刀、板牙、丝锥、钻头等刃具。

参考文献：

［1］崔忠圻.金属学与热处理[M].北京:机械工业出版社,2007.

［2］陈曦.工程材料[M].武汉:湖北辞书出版社,2001.

［3］束德林.工程材料力学性能[M].北京:机械工业出版社,2007.

［4］姜锡山.特殊钢金相图谱[M].北京:机械工业出版社,2002.