GB∕T 42083-2022 4Cr5MoSiV1熱作模具鋼件的熱處理

4Cr5MoSiV1熱作模具鋼件的熱處理Heattreatmentof4Cr5MoSiV12022-12-30發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)前言 I1范圍 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4材料質(zhì)量要求 25熱處理設(shè)備要求 46熱處理工藝 57熱處理質(zhì)量檢驗(yàn) 78熱處理質(zhì)量合格證書(shū) 7附錄A(資料性)優(yōu)質(zhì)模具鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分及殘余元素含量 9附錄B(規(guī)范性)沖擊試樣和試驗(yàn)方法 附錄C(規(guī)范性)真空高壓氣淬爐冷卻能力測(cè)試方法 附錄D(規(guī)范性)特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼模具熱處理隨爐試樣及要求 附錄E(資料性)4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模具熱處理工藝曲線(xiàn) 附錄F(資料性)4Cr5MoSiV1鋼過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)及回火溫度與硬度的關(guān)系曲線(xiàn) 附錄G(資料性)4Cr5MoSiV1壓鑄模具鋼件表面處理工藝 附錄H(資料性)熱處理質(zhì)量合格證書(shū) 參考文獻(xiàn) I1本文件適用于優(yōu)質(zhì)4Cr5MoSiV1熱作模具鋼采用真空高壓氣淬熱處理。4Cr5MoSiV1等同類(lèi)優(yōu)質(zhì)下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不GB/T229金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法GB/T230.1金屬材料洛氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法GB/T231.1金屬材料布氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法GB/T6394金屬平均晶粒度測(cè)定方法GB/T7232金屬熱處理工藝術(shù)語(yǔ)GB/T10067.47電熱裝置基本技術(shù)條件第47部分：真空熱處理和釬焊爐GB/T10561鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法GB/T30825熱處理溫度測(cè)量GB/T34565.1熱作模具鋼第1部分：壓鑄模具用鋼GB/T34895熱處理金相檢驗(yàn)通則JB/T11810真空高壓氣淬爐熱處理技術(shù)要求GB/T7232、GB/T8121、GB/T13324、GB/T942符合GB/T34565.1的規(guī)定。其他同類(lèi)優(yōu)質(zhì)熱作模具鋼的牌號(hào)及化學(xué)成分見(jiàn)附錄A。CVPS0.37~0.20~0.80~5.00~1.20~0.80~高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼°0.37~0.20~0.80~5.00~1.20~0.80~·牌號(hào)后加“E”表示是特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼；牌號(hào)后加“A”表示是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。優(yōu)質(zhì)模具鋼中非金屬夾雜物的合格級(jí)別應(yīng)符合表2的規(guī)定。檢驗(yàn)按GB/T10561規(guī)定的方法。非金屬夾雜物類(lèi)別高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼細(xì)系粗系細(xì)系粗系級(jí)，不大于A(硫化物類(lèi))B(氧化鋁類(lèi))C(硅酸鹽類(lèi))D(球狀氧化物類(lèi))DS(單顆粒球狀類(lèi))根據(jù)需方要求，可檢驗(yàn)單顆粒球狀類(lèi)非金屬夾雜物，其合格級(jí)別由供需雙方協(xié)商確定。優(yōu)質(zhì)模具鋼退火后的組織應(yīng)無(wú)過(guò)度的帶狀偏析，不應(yīng)存在過(guò)量的一次碳化物。帶狀組織按優(yōu)質(zhì)模具鋼晶粒度應(yīng)不低于7級(jí)。晶粒度按GB/T6394規(guī)定的方法測(cè)定。3尺寸級(jí)別和數(shù)量的極限值應(yīng)分別按表3和表4的規(guī)定判定，其合格級(jí)別按表5的規(guī)定判定。缺陷尺寸級(jí)別AB7C75D53E32‘根據(jù)訂貨所要求的缺陷尺寸級(jí)別，單個(gè)缺陷直徑的距離應(yīng)不小于所要求的平底孔直徑的5倍，否則，該缺陷被視為連續(xù)缺陷。b平底孔缺陷尺寸的級(jí)差應(yīng)為6dB的振幅，如果最大連續(xù)缺陷長(zhǎng)度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別，可考慮增加數(shù)量等級(jí)。例如：缺陷連續(xù)長(zhǎng)度為160級(jí)為160:80=2。缺陷數(shù)量級(jí)別ab8C84d42e21合格級(jí)別對(duì)4Cr5MoSiV1優(yōu)質(zhì)模具鋼軋制成品應(yīng)進(jìn)行V型缺口夏比沖擊試驗(yàn)，其結(jié)果應(yīng)符合表6的規(guī)定。試樣制備和試驗(yàn)方法應(yīng)符合附錄B的規(guī)定。4高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼沖擊吸收能量/(KV?/J)不小于 5.2真空爐溫度測(cè)量和控制應(yīng)符合GB/T30825的規(guī)定。加熱室的每個(gè)加熱區(qū)至少應(yīng)有兩支熱電偶，5.3真空爐的溫度均勻性應(yīng)滿(mǎn)足GB/T9452中Ⅱ類(lèi)爐的要求，有效加熱區(qū)內(nèi)溫度均勻性偏差應(yīng)不大于±5℃。溫度均勻性應(yīng)按GB/T30825的規(guī)定進(jìn)行測(cè)量，真空爐應(yīng)配備溫度均勻性測(cè)定用測(cè)溫孔和5.6真空淬火爐應(yīng)具有足夠的冷卻能力，對(duì)400mm×400mm×400mm正方體試塊進(jìn)行加壓氣1030℃冷卻至540℃的冷卻速率應(yīng)不小于28℃/min。真空爐的冷卻能力按附錄C的方法進(jìn)行測(cè)試。5熱處理工藝過(guò)程控制應(yīng)符合GB/T32541的要求。退火。退火過(guò)程應(yīng)符合GB/T16923的要求。6.2.2普通退火是以小于或等于220℃/h的速度將模具加熱到840℃~870℃,至少保溫2h(保溫時(shí)間按每25mm厚度保溫1h計(jì)算),再以小于或等于33℃/h的速度緩慢冷卻至590℃后爐冷。退火后a)加熱溫度為830℃~850℃,保溫時(shí)間按每25mm厚度保溫1h計(jì)算，以小于或等于33℃/hb)在740℃~760℃等溫，保溫時(shí)間按每25mm厚度保溫1h計(jì)算，以小于或等于33℃/h的速c)在640℃~660℃等溫，保溫時(shí)間按每25mm厚度保溫1h計(jì)算，爐冷至500℃后出爐空冷。e)特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼模具在淬火前，模具鋼件上應(yīng)附有沖擊試驗(yàn)隨爐試塊。對(duì)隨爐試塊的要求按附a)模具表面應(yīng)開(kāi)專(zhuān)用孔用于放置表面熱電偶，孔的直徑通常為3mm～6mm,深度為16mm±和寬)至少1/4處，或距最近圓角1/2半徑處。應(yīng)將心部熱電偶置于模具最厚部分中心處或與模具有效尺寸相當(dāng)?shù)碾S監(jiān)測(cè)溫度.64Cr5MoSiV1鋼模具淬火加熱應(yīng)按以下要求進(jìn)行。a)將模具裝入冷爐中進(jìn)行加熱，控制心部熱電偶升溫速度不超過(guò)220℃/h。b)在540℃~675℃進(jìn)行第一次預(yù)熱，直到表面和心部熱電偶的溫差(T,-T.)小于110℃;然后在835℃~855℃進(jìn)行第二次預(yù)熱，直到表面和心部熱電偶的溫差(T,-T.)小于14℃。c)根據(jù)需要決定預(yù)熱次數(shù)。d)將模具從最后一次預(yù)熱溫度快速加熱至奧氏體化溫度(如1030℃),保持到表面和心部熱電偶的溫差(T,-T.)小于14℃后，再保溫30min;或者在表面熱電偶溫度(T,)達(dá)到奧氏體化f)優(yōu)質(zhì)4Cr5MoSiV1壓鑄模具鋼等熱作模具的淬火加熱溫度一般為1010℃~1050℃。韌性壓鑄模具鋼典型淬火工藝見(jiàn)附錄E。4Cr5MoSiV1鋼過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)見(jiàn)附錄F中的圖F.1。模具淬火冷卻應(yīng)按以下要求a)采用真空高壓氣淬，盡可能使心部熱電偶溫度(T。)快速冷卻至150℃以下。對(duì)于厚度較大，b)根據(jù)表面熱電偶測(cè)定溫度，從1030℃冷卻至540℃的冷卻速率應(yīng)大于或等于28℃/min;對(duì)c)當(dāng)表面熱電偶和心部熱電偶的溫差(T,-T)大于90℃時(shí)宜采用分級(jí)淬火。表面熱電偶測(cè)定溫度(T,)冷卻至455℃~400℃時(shí)可進(jìn)行分級(jí)淬火。d)分級(jí)淬火時(shí)，在心部熱電偶和表面熱電偶溫度差(T。-T.)小于或等于90℃、T,降到400℃或分級(jí)時(shí)間達(dá)到30min時(shí)應(yīng)結(jié)束分級(jí)恢復(fù)高壓氣淬。e)模具在高壓氣淬直至心部熱電偶溫度(T.)低于150℃時(shí)出爐。和第二次回火最低回火溫度均為565℃;如果進(jìn)行第三次回火，最低回火溫度為550℃。6.3.2.4精加工后去應(yīng)力回火溫度一般為最高回火溫度以下10℃,最低不低于540℃。去應(yīng)力回火后6.3.2.5模具回火和去應(yīng)力回火的保溫時(shí)間一般按每25mm厚度保溫1h計(jì)算，但最低不少于2h。76.3.2.7優(yōu)質(zhì)4Cr5MoSiV1壓鑄模具典型回火如模具硬度偏低等不合格時(shí)，經(jīng)客戶(hù)同意可以重新淬火。重新淬火前應(yīng)進(jìn)行退火，退火溫度為840℃~870℃,保溫時(shí)間按每25mm厚度保溫1h計(jì)算。以小于或等于33℃/h的速度緩慢冷卻至590℃,然后隨爐冷卻。模具重新淬火和回火工藝按6.3執(zhí)行。若模具經(jīng)過(guò)一次重新熱處理后仍然不7.1.2通常模具淬火和回火后硬度范圍為42HRC～52HRC。對(duì)于開(kāi)裂傾向嚴(yán)重的模7.1.3硬度偏差一般不大于3HRC,例如44HRC～46HRC。7.1.4硬度檢驗(yàn)應(yīng)在客戶(hù)同意的位置至少取5個(gè)部位的硬度值，包7.2.1模具顯微組織檢驗(yàn)應(yīng)取能代表淬火和回火情況的試樣。試樣是取自淬火工件的轉(zhuǎn)角處或棱邊7.2.2根據(jù)GB/T34895規(guī)定制備試件，并以5%的硝酸乙醇溶液進(jìn)行腐蝕。7.4.3應(yīng)有表面熱電偶溫度(T,)在1030℃~540℃范圍內(nèi)最小冷卻速率(≥28℃/min)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。按本文件對(duì)特級(jí)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)4Cr5MoSiV1鋼熱作模具進(jìn)行淬火和回火，并由熱處理廠家提供合格8t)沖擊性能”,特級(jí)優(yōu)質(zhì)4Cr5MoSiV1熱作模具鋼件應(yīng)包含3個(gè)單獨(dú)試驗(yàn)值及平均值。9(資料性)A.1優(yōu)質(zhì)模具鋼的牌號(hào)及化學(xué)成分見(jiàn)表A.1。CV12345注：牌號(hào)后面如加“A”或“E”分別表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼或特級(jí)優(yōu)質(zhì)A.2優(yōu)質(zhì)模具鋼中殘余元素含量見(jiàn)表A.2。不大于PS高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(規(guī)范性)沖擊試樣和試驗(yàn)方法B.1取樣B.1.1在鋼材橫截面的中心位置切取試樣毛坯，扁鋼和方鋼取樣位置應(yīng)符合圖B.1的規(guī)定，圓鋼取樣位置應(yīng)符合圖B.2的規(guī)定。沖擊試樣缺口底部應(yīng)與鋼材長(zhǎng)度方向平行，取樣時(shí)應(yīng)作好標(biāo)識(shí)。B.1.2每批鋼材至少取5個(gè)試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。同批鋼材應(yīng)是同一爐冶煉、在相同工藝下鍛造或軋制成同一尺寸，并統(tǒng)一裝爐退火的材料。鑄造、軋制工藝不同，成形尺寸不同、不是同爐退火的鋼材都按不圖B.1扁鋼和方鋼取樣位置圖B.2試樣沖擊試樣應(yīng)符合GB/T229足以下要求：圖B.2圓鋼取樣位置圖規(guī)定的要求，尺寸為10mm×10mm×55mm,如圖B.3所示。還應(yīng)滿(mǎn)a)相鄰兩面垂直度為90°±10';b)橫截面尺寸公差為10mm±0.1c)試樣長(zhǎng)度L為55mm±1mm;e)試樣加工完畢后，檢驗(yàn)并記錄每個(gè)試樣的最終硬度，檢驗(yàn)結(jié)果在44HRC～46HRC之間為f)試樣硬度合格后，再進(jìn)行V形缺口加工。V形缺口不應(yīng)使用電火花切割。L在1030℃加熱保溫30min～45min后油淬，淬火油溫度低于50℃。在不低于590℃應(yīng)至少進(jìn)行兩次回火，每次回火保溫時(shí)間不少于2h,使硬度達(dá)到44HRC～46HRC。兩次回火之間應(yīng)空冷至試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)應(yīng)符合GB/T229的要求。按GB/T229的規(guī)定在室溫對(duì)5個(gè)試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，得到5個(gè)試驗(yàn)值，去掉一個(gè)最高值和一個(gè)最低值后取平均值。3個(gè)試驗(yàn)值中最低值為最小單個(gè)數(shù)值。(規(guī)范性)真空高壓氣淬爐冷卻能力測(cè)試方法C.1試樣和測(cè)試裝置C.1.1試樣是尺寸為400mm×400mm×400mm的正方體試塊，如圖C.1所示。試塊的材料、表面狀態(tài)和粗糙度應(yīng)與工件相同。熱電偶?？椎闹睆揭罁?jù)鎧裝熱電偶的直徑確定。C.1.3在試塊另一個(gè)面中心部位打一個(gè)直徑為p3mm～p6mm、深200mm±3部熱電偶?？椎闹睆揭罁?jù)鎧裝熱電偶的直徑確定。圖C.1冷卻能力測(cè)試試樣C.1.4熱電偶孔均應(yīng)使用耐火纖維填充，防備熱電偶測(cè)溫端與淬火劑直接接觸。此外，還應(yīng)加固熱電C.1.5熱電偶的另一端通過(guò)爐溫均勻性測(cè)定接口引出爐外，連接補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)和溫度記錄儀，或者采用爐溫跟蹤儀進(jìn)行溫度測(cè)量和記錄。C.2測(cè)試C.2.1真空高壓氣淬爐按模具鋼件熱處理工藝操作，溫度記錄儀或者爐溫跟蹤儀測(cè)量和記錄各支熱電偶溫度-時(shí)間曲線(xiàn)和數(shù)據(jù)。C.2.2根據(jù)各支熱電偶溫度-時(shí)間曲線(xiàn)和數(shù)據(jù)計(jì)算表面的冷卻速度，與技術(shù)要求比較后確定真空高壓氣淬爐的冷卻能力是否合格。D.1試樣D.1.1從特級(jí)優(yōu)質(zhì)4Cr5MoSiV1模具鋼料上取樣制備一個(gè)尺寸約為63.5D.1.2每個(gè)模具鋼件上應(yīng)附相應(yīng)的隨爐D.1.4第一次回火之后將隨爐試塊從模具上移出并單獨(dú)回火到44HRC～46HRC。D.2試驗(yàn)要求D.2.1從隨爐試塊上截取5個(gè)10mm×10mm×55mm的夏比沖擊試樣，試樣尺寸見(jiàn)圖B.3,試樣的V形缺口底部方向應(yīng)與鋼料長(zhǎng)度方向平行。D.2.3按GB/T229規(guī)定在室溫下對(duì)5個(gè)試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)