金相檢驗(yàn)5工具鋼的金相檢驗(yàn)

工模具鋼的金相檢驗(yàn)《金相檢驗(yàn)》第五單元主講：王文科現(xiàn)在是1頁\一共有53頁\編輯于星期四內(nèi)

容工具鋼碳素工具鋼低合金工具鋼冷作、熱作模具鋼高速鋼檢驗(yàn)實(shí)例現(xiàn)在是2頁\一共有53頁\編輯于星期四1、工具鋼的分類：碳素工具鋼：T8T10T12低合金工具鋼CrWMn、9CrSi高合金模具鋼3Cr2W8V、Cr12、Cr12MoV、5CrMnMo、5CrNiMo高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2工具鋼現(xiàn)在是3頁\一共有53頁\編輯于星期四2、工具鋼概述碳素工具鋼是用于制造刃具、模具、量具機(jī)其它工具。工具鋼都要求高硬度和高耐磨性，故碳素工具鋼含碳量在0.70以上，而且都是優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。常用的牌號(hào)有T7～T13T7A～T13A。熱處理：球化退火＋機(jī)加工＋淬火＋低溫回火，組織為隱針馬氏體＋顆粒狀碳化物，硬度大于62HRc現(xiàn)在是4頁\一共有53頁\編輯于星期四3、金相檢驗(yàn)項(xiàng)目球化退火組織：球狀或球狀＋片狀混合組織。評(píng)級(jí)1～6級(jí)網(wǎng)狀碳化物：1～4級(jí)脫碳層：鋼材熱加工時(shí)，由于表面與爐氣的氧化反應(yīng)，失去部分或全部的碳量，造成鋼材表面碳量降低的區(qū)域。等于全脫碳層和部分脫碳層厚度之和。現(xiàn)在是5頁\一共有53頁\編輯于星期四全脫碳層：全部為鐵素體組織，邊緣至最初出現(xiàn)有珠光體或其它組織的部分為止。部分脫碳層：由全脫碳層終端至心部組織出現(xiàn)處為止。石墨碳：游離石墨碳是碳素工具鋼容易產(chǎn)生的一種缺陷。原因是退火溫度高，時(shí)間長，冷卻緩慢，多次退火。呈灰黑色的點(diǎn)狀或不規(guī)則形狀，其周圍由于脫碳，鐵素體數(shù)量較多，珠光體數(shù)量相應(yīng)減少。危害是降低強(qiáng)度，增加脆性，易產(chǎn)生崩折現(xiàn)象，是不允許存在的缺陷。現(xiàn)在是6頁\一共有53頁\編輯于星期四正常的淬火組織：細(xì)小針狀馬氏體和彌散分布的滲碳體。不正常的淬火組織：欠熱組織→有非馬氏體過熱組織→馬氏體針粗大，殘余奧氏體增多，滲碳體顆粒減少過燒組織→除馬氏體針粗大外，晶界熔化?，F(xiàn)在是7頁\一共有53頁\編輯于星期四成分及牌號(hào)性能及用途組織及缺陷一、碳素工具鋼的金相檢驗(yàn)現(xiàn)在是8頁\一共有53頁\編輯于星期四

成分：碳素工具鋼是含碳量較高的鋼，其含碳量在0.7％～1.3％之間，所以又稱為高碳鋼。

牌號(hào)：T7，T8，T9…T13等。（一）、成分及牌號(hào)現(xiàn)在是9頁\一共有53頁\編輯于星期四硬度高，耐磨，可切削加工；紅硬性差；只能制造尺寸小、形狀簡單、切削速度不高的工具。（二）、性能及用途現(xiàn)在是10頁\一共有53頁\編輯于星期四熱處理工藝：鍛造→球化退火→淬火→回火正常組織：片狀珠光體+網(wǎng)狀滲碳體（三）、熱處理工藝及正常組織現(xiàn)在是11頁\一共有53頁\編輯于星期四（四）、缺陷組織及金相檢驗(yàn)1、退火組織2、淬火組織現(xiàn)在是12頁\一共有53頁\編輯于星期四正常的退火組織1、退火組織圖5-T8鋼完全退火組織（850×）現(xiàn)在是13頁\一共有53頁\編輯于星期四圖5-T12鋼正常球化退火組織（500×）現(xiàn)在是14頁\一共有53頁\編輯于星期四不正常的退火組織：①網(wǎng)狀碳化物現(xiàn)在是15頁\一共有53頁\編輯于星期四②脫碳層圖5-60Si2MnA鋼脫碳層組織(500×)全脫碳層半脫碳層現(xiàn)在是16頁\一共有53頁\編輯于星期四③石墨碳現(xiàn)在是17頁\一共有53頁\編輯于星期四④球化退火欠熱組織圖5-T8鋼球化退火欠熱組織（500×）圖5-T12鋼球化退火欠熱組織（500×）現(xiàn)在是18頁\一共有53頁\編輯于星期四⑤球化退火過熱組織圖2-108T8鋼球化退火過熱組織（500×）圖2-121T12鋼球化退火過熱組織（500×）現(xiàn)在是19頁\一共有53頁\編輯于星期四正常的淬火組織：

碳素工具鋼的正常淬火溫度在Ac1+30～50℃，即通常的加熱溫度760～780℃，組織一般為細(xì)針狀馬氏體＋少量殘余奧氏體

。2、淬火組織圖2-112T8鋼780℃正常淬火組織（500×）

現(xiàn)在是20頁\一共有53頁\編輯于星期四不正常的淬火組織①欠熱和欠淬透組織原因：淬火溫度低，或保溫時(shí)間不足，冷卻速度過慢；組織特點(diǎn)：出現(xiàn)未轉(zhuǎn)變的細(xì)珠光體或極細(xì)珠光體（過去稱托氏體），整體為：馬氏體+未溶珠光體+滲碳體；缺點(diǎn)：硬度偏低，影響耐磨性，降低壽命現(xiàn)在是21頁\一共有53頁\編輯于星期四現(xiàn)在是22頁\一共有53頁\編輯于星期四圖5-T8鋼780℃淬火冷速較低產(chǎn)生的組織（500×）圖5-T12鋼淬火冷速較低回火后產(chǎn)生的組織（500×）淬火馬氏體＋殘余奧氏體部分聚集分布的顆粒狀碳化物

沿晶界分布的黑色淬火托氏體現(xiàn)在是23頁\一共有53頁\編輯于星期四②過熱和過燒組織原因：淬火溫度過高；組織特點(diǎn)：馬氏體針葉粗大，殘余奧氏體增多，滲碳體顆粒減少；過熱嚴(yán)重時(shí)則為過燒：除馬氏體非常粗大外，還會(huì)有晶界燒熔現(xiàn)象；缺點(diǎn)：降低耐磨性、切削性和壽命，蹦刃和斷裂；現(xiàn)在是24頁\一共有53頁\編輯于星期四圖5-T10A鋼過熱淬火低溫回火組織（500×）粗針狀馬氏體＋白亮殘余奧氏體

現(xiàn)在是25頁\一共有53頁\編輯于星期四1、合金工具鋼的化學(xué)成分合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)加入一種或幾種合金元素而成的鋼。常加入元素：Cr，Mn，Si，W，V等,提高淬透性常用量刃具鋼有：9SiCr，CrWMn，Cr06等冷作模具鋼：Cr12,Cr12MoV,9Mn2V熱作模具鋼：5CrMnMo,5CrNiMo,3Cr2W8V耐沖擊鋼：4CrW2Si,6CrW2Si二、低合金工具鋼的金相檢驗(yàn)現(xiàn)在是26頁\一共有53頁\編輯于星期四2、低合金工具鋼的退火組織及其評(píng)定(合金工具鋼技術(shù)條件GB/T1299-2000)

①珠光體，網(wǎng)狀碳化物和脫碳層的金相評(píng)定和碳素工具鋼基本相同。②共晶碳化物不均勻度現(xiàn)在是27頁\一共有53頁\編輯于星期四碳素鋼與合金鋼球化退火組織比較現(xiàn)在是28頁\一共有53頁\編輯于星期四現(xiàn)在是29頁\一共有53頁\編輯于星期四現(xiàn)在是30頁\一共有53頁\編輯于星期四3、淬火組織及其評(píng)定

馬氏體多呈叢集狀，不如碳素工具鋼的馬氏體針葉清晰。淬、回火組織及其評(píng)定1）刃具和量具——低溫回火：回火馬氏體，細(xì)小顆粒狀碳化物2）合金量具須進(jìn)行冷處理和低溫人工時(shí)效，以減少殘余奧氏體，穩(wěn)定尺寸?，F(xiàn)在是31頁\一共有53頁\編輯于星期四4、低合金工具鋼的金相檢驗(yàn)項(xiàng)目

缺陷基本與碳素工具鋼相同，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。依據(jù)GB/T1299-2000《合金工具鋼》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢驗(yàn)?，F(xiàn)在是32頁\一共有53頁\編輯于星期四1、冷作模具鋼的組織和性能特點(diǎn)冷作模具鋼用于制造使在冷態(tài)下金屬變形的模具。如冷沖模、冷擠壓模、拉絲模等。高的硬度，強(qiáng)度，良好的耐磨型和韌性顯微組織特點(diǎn)：1）有充分的剩余碳化物，且分布均勻，圓整，細(xì)小。2）馬氏體均勻，細(xì)小。3）奧氏體晶粒均勻，細(xì)小。金相檢驗(yàn)項(xiàng)目（GB/T14979）P106-107：鍛造共晶碳化物不均勻度；球化退火珠光體；二次碳化物；淬火組織及晶粒度；回火晶界。三、冷作模具鋼的金相檢驗(yàn)現(xiàn)在是33頁\一共有53頁\編輯于星期四2、冷作模具鋼的檢測實(shí)例（Cr12MoV）

試樣的顯微組織為回火馬氏體、少量殘余奧氏體以及呈變形網(wǎng)狀分布共晶碳化物，見圖1，2。共晶碳化物不均勻度按GB/T14979-1994標(biāo)準(zhǔn)中第4級(jí)別圖評(píng)定約為4~5級(jí)，見圖3?，F(xiàn)在是34頁\一共有53頁\編輯于星期四現(xiàn)在是35頁\一共有53頁\編輯于星期四試樣基體組織為細(xì)針狀回火馬氏體+殘余奧氏體+顆粒狀碳化物，參照GB/T14979-1994標(biāo)準(zhǔn)第四套評(píng)級(jí)圖進(jìn)行評(píng)定，試樣碳化物不均勻度評(píng)為1級(jí)（圖1），按JB/T7713-1995標(biāo)準(zhǔn)，試樣碳化物級(jí)別評(píng)為1級(jí)，馬氏體級(jí)別評(píng)為2級(jí)（圖2）。現(xiàn)在是36頁\一共有53頁\編輯于星期四1、熱作模具鋼的組織和性能特點(diǎn)熱作模具鋼是用于制造使金屬在高溫成型的模具，如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等。高的熱強(qiáng)性，熱疲勞性和韌性。熱作模具鋼的碳含量為0.30～0.6%之間，加入合金元素Cr、Ni、Si、Mn，是為了提高鋼的基體強(qiáng)硬度和淬透性，加入Mo、W、V是為了提高鋼的回火穩(wěn)定性和增加耐磨性。。分類：1）高韌性熱作模具鋼：5CrMnMo，5CrNiMo等

2）高熱強(qiáng)性熱作模具鋼：3Cr2W8V，Y4，Y10等

3）強(qiáng)韌兼?zhèn)錈嶙髂＞咪摚?Cr5MoSiV1（H13），

4Cr3Mo3等四、熱作模具鋼的金相檢驗(yàn)現(xiàn)在是37頁\一共有53頁\編輯于星期四2、熱作模具鋼的金相檢驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)：YB9-1968(鉻軸承鋼技術(shù)條件),ZJB36003-1987(工具鋼熱處理檢驗(yàn))，GB/T1299-2000(合金工具鋼技術(shù)條件)項(xiàng)目：原材料帶狀組織、碳化物偏析帶、熱處理組織、碳化物網(wǎng)、球化質(zhì)量。原材料帶狀，＜２級(jí)退火組織檢驗(yàn)：點(diǎn)狀及細(xì)粒狀珠光體和共晶碳化物碳化物檢驗(yàn)（共晶碳化物，網(wǎng)狀碳化物，球化質(zhì)量（H11）等）淬、回火組織檢驗(yàn)，一般要求馬氏體細(xì)小，針長≤4級(jí)，晶粒度細(xì)于8級(jí)?，F(xiàn)在是38頁\一共有53頁\編輯于星期四3、熱作模具鋼的檢測實(shí)例（H13）模具為電渣精練H13（4Cr5MoV1Si）鍛件，鍛后熱處理工藝為1030±5℃氣淬或油淬，530±5℃2次回火，硬度HRC52-55。模具表面進(jìn)行了氮化處理，規(guī)定氮化后總滲層深度≥0.15mm，氮化后表面硬度900～1200HV。氮化深度約為0.66mm，化合物層厚度約為0.09mm，氮化層疏松級(jí)別為2級(jí)。基體顯微組織為細(xì)針馬氏體+殘余奧氏體。根據(jù)熱作模具鋼顯微組織標(biāo)準(zhǔn)JB/T8420-1996基體馬氏體評(píng)定為3級(jí)?，F(xiàn)在是39頁\一共有53頁\編輯于星期四現(xiàn)在是40頁\一共有53頁\編輯于星期四鍛造→球化退火→粗加工→去應(yīng)力處理（６５０℃）→精加工→最終熱處理→鉗修→打光→滲氮→裝配可根據(jù)實(shí)際需要確定不同的回火溫度現(xiàn)在是41頁\一共有53頁\編輯于星期四高速工具鋼的分類及化學(xué)成分高速鋼的熱處理工藝及組織高速鋼的金相檢驗(yàn)項(xiàng)目五、高素工具鋼的金相檢驗(yàn)現(xiàn)在是42頁\一共有53頁\編輯于星期四1、高速工具鋼的分類及化學(xué)成分高硬度，耐磨性和紅硬性，同時(shí)具有足夠的強(qiáng)度和韌性。高速鋼長期工作于500-600℃，硬度仍可保證在HRC60以上，而碳素工具鋼工作于250-300℃時(shí)，硬度變會(huì)明顯降低，喪失其切削性能。分類：1）W系：W18Cr4V，1270-1300℃淬火2）W-Mo系：W6Mo5Cr4V2，1220-1240℃淬火3）高碳高礬系：W6MoCr4V3，1220-1240℃淬火4）Co高速鋼：W2Mo9Cr4VCo8，HRC68-70，1170-1200℃淬火5）Al高速鋼：W10Mo4Cr4V3Al，HRC68-70，1230-1260℃淬火Co和Al均為非碳化物形成元素，絕大部分溶入固溶體中，增加硬度和紅硬性。現(xiàn)在是43頁\一共有53頁\編輯于星期四2、高速鋼的熱處理工藝及組織①球化退火。高速工具鋼預(yù)備熱處理是球化退火組織是索氏體和碳化物。退火態(tài)一般要進(jìn)行脫碳層的測定?，F(xiàn)在是44頁\一共有53頁\編輯于星期四②淬火、回火

最終熱處理是淬火＋三次高溫回火，組織是回火馬氏體＋顆粒狀碳化物＋少量殘余奧氏體，硬度在62～64HRc左右。淬火組織：馬氏體，碳化物，30%左右的殘奧。

馬氏體為隱針型，浸蝕后呈白色。淬火晶粒度是檢驗(yàn)熱處理質(zhì)量的重要標(biāo)志?；鼗鸾M織：回火馬氏體，碳化物及殘余奧氏體?，F(xiàn)在是45頁\一共有53頁\編輯于星期四高速鋼的熱處理工藝現(xiàn)在是46頁\一共有53頁\編輯于星期四淬火、回火組圖例現(xiàn)在是47頁\一共有53頁\編輯于星期四3、高速鋼的金相檢驗(yàn)項(xiàng)目①共晶碳化物不均勻度：按GB/T9943－1988，分帶狀和網(wǎng)狀兩個(gè)系列②脫碳層深度③晶粒度④特大晶粒：萘狀斷口，晶粒特別粗大，斷口表現(xiàn)為魚鱗狀的花斑。⑤異常晶粒：在大晶粒中有許多小晶粒，浸蝕后色澤較深，有點(diǎn)狀物析出。現(xiàn)在是48頁\一共有53頁\編輯于星期四⑥過熱組織：以晶粒邊界碳化物的溶解程度和在冷卻過程中析出網(wǎng)狀碳化物程度來確定過熱程度，尖角→拖尾→半網(wǎng)→網(wǎng)狀⑦過燒組織：出現(xiàn)鑄態(tài)黑色萊氏體及共晶體⑧回火組織：充分時(shí)，看不見奧氏體晶粒，整個(gè)視場呈黑色回火馬氏體。一般回火程度時(shí)，各別區(qū)域或碳化物堆積處有白色區(qū)域?；鼗鸩蛔?/p>