Ti变质处理对Cr12MoV模具钢组织和性能的影响

　　Cr12MoV模具钢在我国冷作模具钢中的消耗量占据首位， 用其制造模具的传统制造工艺为钢锭—锻造—加工。 锻造虽能改善Cr12MoV模具钢中共晶碳化物的形态与分布，但也存在：锻造温度范围窄，锻造时易开裂、组织中碳化物呈带状分布，使钢的强韧性显著降低、模具生产成本高[1-5]。 如果能改善铸态下Cr12MoV模具钢中碳化物形态、分布，使其对于某些要求不太高的零件， 可以在铸态下直接使用， 这样可以简化生产工艺， 降低模具生产成本，具有巨大的经济效益和使用价值。此外，采用近终形铸造技术直接造出接近产品尺寸的模具，具有生产周期短、加工量少、金属利用率高和节约能源等优点。因此，非常有必要对Cr12MoV 铸造工艺进行研究。

　　1 试验材料及方法

　　采用25kg 中频感应电炉熔炼Cr12MoV钢，试验用钢的化学成分见表1。当温度达到约1550℃时，加入铝脱氧。在砂型中铸出准60mm×100mm 的试样。采用电火花线切割机加工试样。采用JB30A 型摆锤式冲击试验机测试冲击韧性，无缺口试样尺寸10mm×10mm×55mm。试样的显微组织和微区成分分析采用JEOL-5910LV型扫描电镜(带EDS)进行分析。

　　2 结果与讨论

　　2.1 变质处理对铸造Cr12MoV钢微观组织的影响

　　图1(a)所示为未变质的Cr12MoV钢的铸态金相组织。可以看出，沿奥氏体晶界分布着大量的基本上形成连续网状的鱼骨状组织，这是Cr-C、Fe-C化合物。加入少量的Ti以后，沿奥氏体晶界分布着大量的基本上形成连续网状的Cr-C、Fe-C 化合物的状况没有明显的改变，但在晶粒内部可以看到少量的点状物，如图1(b)所示。

　　对照图2和表2的微区1结果可以看到，奥氏体晶界上的网状物的主要组成元素为Fe、Cr和C，是Fe-Cr-C 的化合物即莱氏体组织。当然，其中还有远远高于合金的平均含量的V和Mo。这说明，莱氏体组织不是单一的Fe-Cr-C化合物。从图2和表2的微区2成分分析可以看到，莱氏体组织的边角上有高含量的Ti。从形貌看，高含量的Ti相似乎是和莱氏体生长为一体的。图3显示的孤立地存在于晶粒内部的点状物，其Ti含量很高(见表3)，这种孤立地存在于晶粒内部的化合物是高熔点的TiC相。

　　由图1(b)可以看出，这种点状物数量少，即所形成的TiC 相少，其原因是熔炼时Ti的烧损比较严重，对变质处理后钢的化学成分进行分析，发现变质处理后，钢中Ti的含量仅为0.05wt%。加入Ti后，形成高熔点的TiC能够减少奥氏体晶界上的莱氏体的量，其主要原因是TiC在钢液中的形成自由焓随着凝固分数的增加及温度的下降而降低[6]。在Cr12MoV钢的凝固过程中，钛与碳发生反应生成大量弥散的碳化钛，碳化钛作为碳化物形核的有效异质核心，使共晶碳化物的形态和分布得到改善。