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W9Mo3Cr4V高速钢化学成分热处理工艺软氮化及组织性能
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-02-20
W9Mo3Cr4V高速钢兼有W18Cr4V钢和W6Mo5Cr4V2钢的优点，并避免或明显减轻了二者的主要缺点，W9Mo3Cr4V的主要力学性能中硬度、热硬性相当于或略高于W18Cr4V钢和W6Mo5Cr4V2钢；强度、韧性较W18Cr4V钢高，与W6Mo5Cr4V2钢相当。在适当改变淬、回火工艺后W9Mo3Cr4V钢很适于制造高载荷模具，尤其是冷挤压模具。
氮碳共渗（软氮化）是在含有活性氮碳原子的介质中同时渗入氮和碳，并以渗氮为主的低温碳氮共渗工艺。软氮化不仅能提高工件疲劳强度、耐磨性和抗咬合性；且相对于单纯的氮化处理，热处理时间明显缩短，已不再受钢种的限制。试验中对W9Mo3Cr4V钢进行气体软氮化处理，研究软氮化处理对钢组织及性能的影响。
试验所用W9Mo3Cr4V高速钢的化学成分如表1所示。磨损试样（10mm×10mm×10mm）用线切割加工而成。
将进行了球化退火、淬火及三次回火的W9Mo3Cr4V钢分成2组。一组直接进行组织性能测试，另一组进行软氮化处理后再进行相关测试。试验采用甲酰胺为渗剂，滴注式气体软氮化法进行氮碳共渗。热处理参数如表2所示。
表1 W9Mo3Cr4V高速钢的化学成分（质量分数，%）
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C
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W
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Mo
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Cr
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V
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Si
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Mn
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S
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P
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0.77～0.87
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8.50～9.50
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2.70～3.30
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3.80～4.40
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1.30～1.70
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0.20～0.40
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0.20～0.40
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≤0.03
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≤0.03
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表2 W9Mo3Cr4V钢的热处理工艺
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热处理工艺
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工艺参数
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预备热处理
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球化退火：850℃×2h随炉冷至750℃等温4h
随炉冷至500～550℃取出空冷
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最终热处理
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淬火：1180℃×40min 油淬；回火：560℃×1h×3次
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软氮化
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540℃×3h
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对淬火回火试样进行组织观察（XJP-6A型金相显微镜）和硬度测试（HR-150A型洛氏硬度计，五点取平均值）；对软氮化试样进行组织观察（SU1510型扫描电子显微镜）和硬度梯度（HVS-1000型显微硬度计）测试。两种试样均进行了耐磨试验（M-2000型摩擦磨损试验机）。
试验结果表明：采用甲酰胺为渗剂进行气体软氮化可得到约50μm的致密渗层，可有效提高W9Mo3Cr4V钢的硬度和耐磨性。经软氮化后，钢的表面硬度达到1150HV0.1，而磨损速率约为3.9mg/h，为未经软氮化的1/5。
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