低碳高速鋼:基體鋼

低碳高速鋼:基體鋼

     所謂基體鋼一般系指其化學成分與高速鋼的淬火組織中基體的化學成分相同的鋼種。這種鋼既具有高速鋼的高強度、高硬度，又因不含有大量的未溶碳化物而使鋼的韌性和疲勞強度優于高速鋼。對基體鋼目前雖還沒有確切的定義，但一般認為凡是在高速鋼基體成分上添加少量其它元素，適當增減碳含量以改善鋼的性能的鋼都稱為基體鋼。一般18-4-1和6-5-4-2高速鋼正常淬火后基體的成分如表4-8。
表4-8 高速鋼淬火狀態下碳化物和基體成分
    

     由表4-8可見，基體鋼也可以認為是一種較低碳含量的高速鋼（有時稱為低碳高速鋼，實際碳含量處于中碳成分）。這種低碳高速鋼常用于高沖擊負荷下的模具，由于碳化物相對較少，鋼的韌性和工藝性能也明顯改善。
表4-8 高速鋼淬火狀態下碳化物和基體成分
     低碳高速鋼應用最多的是6W6Mo5Cr4V鋼，由于碳和釩的含量都比高速鋼6-5-4-2降低（碳含量為0.55%~0.65%，釩含量為0.70%~1.10%），但仍屬于萊氏體鋼。這種鋼適宜的淬火溫度為1180℃~1200℃，在油、空氣或鹽浴中冷卻，淬火后經560℃~580℃回火三次，硬度為（60~63）HRC。由于這種鋼有較好的加工性、較高的強度和韌性以及較好的耐磨性，故用做冷擠壓模比高鉻冷作模具鋼壽命長。
     6Cr4W3Mo2VNb鋼就是在6-5-4-2鋼淬火基體成分的基礎上適當提高碳含量并用少量Nb合金化而發展的鋼種（或者說是在低碳高速鋼6W6Mo5Cr4V的基礎上發展起來的鋼種，加入0.20%~0.35%的Nb，并稍提高C含量），以改善鋼的韌性、塑性和疲勞抗力。這種鋼的淬火加熱溫度為1080℃~1180℃，然后在520~580回火兩次，其抗彎強度和韌性比通用高速鋼高，適于制造形狀復雜、受沖擊負荷較大和尺寸較大的冷作模具。
     50Cr4Mo3W2V（VascoMA）和55Cr4Mo5VCo8（Marrix II）相當于常用的6-5-4-2和W2Mo9Cr4VCo8（M42）高速鋼的基體成分，屬于過共析鋼。經1110℃~1120℃淬火后未溶碳化物的體積分數約為5.0%，還有較多的殘余奧氏體，回火溫度在510℃~620℃范圍，多次回火產生二次硬化和消除殘余奧氏體，硬度在61~65HRC。在熱處理到相同硬度時，基體鋼比相對應的高速鋼做的模具具有較長的使用壽命。
    60Cr4Mo3Ni2WV（6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2)）則是根據6-5-4-2鋼淬火基體成分上適當添加2%Ni用以改善韌性、塑性和疲勞抗力而考慮的。這種鋼既可以用于冷作模具，也可以兼作熱作模具。對于冷作模具，適宜的熱處理工藝為450℃及850℃兩次預熱，再加熱到1120℃保溫后油冷淬火，并進行520℃~560℃回火兩次，回火后的硬度為59~62HRC，沖擊韌性（梅氏）可達（15~20）J/cm2，適于制造要求變形小、韌性高的冷作模具；如用作熱作模具，則需要將回火溫度升高到560℃或600℃~620℃，保溫2h回火兩次，回火后的硬度為50~54HRC。5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)則采用了碳化物元素Cr、Mo、V與非碳化物形成元素Si、Al和弱碳化物形成元素Mn相結合的綜合合金化的設計思路研制成功的。由于這種鋼的碳含量較低，能夠較好地適應冷熱變形模具的不同要求。也可以既用于冷作模具，又可以用作熱作模具。對于冷作模具，適宜的熱處理工藝為500℃及850℃兩次預熱，再加熱到1090℃~1120h保溫后油冷淬火，并進行510℃2h回火兩次，回火后的硬度為60~62HRC；如用作熱作模具，則需要將回火溫度升高到560℃或600℃~620℃，保溫2h回火兩次，回火后的硬度為52~54HRC。
 

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資料來源：無錫市瀚超特殊鋼有限公司
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