GB∕T 42083-2022 4Cr5MoSiV1热作模具钢件的热处理

4Cr5MoSiV1热作模具钢件的热处理Heattreatmentof4Cr5MoSiV12022-12-30发布国家标准化管理委员会前言 I1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4材料质量要求 25热处理设备要求 46热处理工艺 57热处理质量检验 78热处理质量合格证书 7附录A(资料性)优质模具钢的牌号、化学成分及残余元素含量 9附录B(规范性)冲击试样和试验方法 附录C(规范性)真空高压气淬炉冷却能力测试方法 附录D(规范性)特级优质钢模具热处理随炉试样及要求 附录E(资料性)4Cr5MoSiV1钢压铸模具热处理工艺曲线 附录F(资料性)4Cr5MoSiV1钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线及回火温度与硬度的关系曲线 附录G(资料性)4Cr5MoSiV1压铸模具钢件表面处理工艺 附录H(资料性)热处理质量合格证书 参考文献 I1本文件适用于优质4Cr5MoSiV1热作模具钢采用真空高压气淬热处理。4Cr5MoSiV1等同类优质下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法GB/T230.1金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T231.1金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T6394金属平均晶粒度测定方法GB/T7232金属热处理工艺术语GB/T10067.47电热装置基本技术条件第47部分：真空热处理和钎焊炉GB/T10561钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法GB/T30825热处理温度测量GB/T34565.1热作模具钢第1部分：压铸模具用钢GB/T34895热处理金相检验通则JB/T11810真空高压气淬炉热处理技术要求GB/T7232、GB/T8121、GB/T13324、GB/T942符合GB/T34565.1的规定。其他同类优质热作模具钢的牌号及化学成分见附录A。CVPS0.37~0.20~0.80~5.00~1.20~0.80~高级优质钢°0.37~0.20~0.80~5.00~1.20~0.80~·牌号后加“E”表示是特级优质钢；牌号后加“A”表示是高级优质钢。优质模具钢中非金属夹杂物的合格级别应符合表2的规定。检验按GB/T10561规定的方法。非金属夹杂物类别高级优质钢细系粗系细系粗系级，不大于A(硫化物类)B(氧化铝类)C(硅酸盐类)D(球状氧化物类)DS(单颗粒球状类)根据需方要求，可检验单颗粒球状类非金属夹杂物，其合格级别由供需双方协商确定。优质模具钢退火后的组织应无过度的带状偏析，不应存在过量的一次碳化物。带状组织按优质模具钢晶粒度应不低于7级。晶粒度按GB/T6394规定的方法测定。3尺寸级别和数量的极限值应分别按表3和表4的规定判定，其合格级别按表5的规定判定。缺陷尺寸级别AB7C75D53E32‘根据订货所要求的缺陷尺寸级别，单个缺陷直径的距离应不小于所要求的平底孔直径的5倍，否则，该缺陷被视为连续缺陷。b平底孔缺陷尺寸的级差应为6dB的振幅，如果最大连续缺陷长度超过标准级别，可考虑增加数量等级。例如：缺陷连续长度为160级为160:80=2。缺陷数量级别ab8C84d42e21合格级别对4Cr5MoSiV1优质模具钢轧制成品应进行V型缺口夏比冲击试验，其结果应符合表6的规定。试样制备和试验方法应符合附录B的规定。4高级优质钢冲击吸收能量/(KV₂/J)不小于 5.2真空炉温度测量和控制应符合GB/T30825的规定。加热室的每个加热区至少应有两支热电偶，5.3真空炉的温度均匀性应满足GB/T9452中Ⅱ类炉的要求，有效加热区内温度均匀性偏差应不大于±5℃。温度均匀性应按GB/T30825的规定进行测量，真空炉应配备温度均匀性测定用测温孔和5.6真空淬火炉应具有足够的冷却能力，对400mm×400mm×400mm正方体试块进行加压气1030℃冷却至540℃的冷却速率应不小于28℃/min。真空炉的冷却能力按附录C的方法进行测试。5热处理工艺过程控制应符合GB/T32541的要求。退火。退火过程应符合GB/T16923的要求。6.2.2普通退火是以小于或等于220℃/h的速度将模具加热到840℃~870℃,至少保温2h(保温时间按每25mm厚度保温1h计算),再以小于或等于33℃/h的速度缓慢冷却至590℃后炉冷。退火后a)加热温度为830℃~850℃,保温时间按每25mm厚度保温1h计算，以小于或等于33℃/hb)在740℃~760℃等温，保温时间按每25mm厚度保温1h计算，以小于或等于33℃/h的速c)在640℃~660℃等温，保温时间按每25mm厚度保温1h计算，炉冷至500℃后出炉空冷。e)特级优质钢模具在淬火前，模具钢件上应附有冲击试验随炉试块。对随炉试块的要求按附a)模具表面应开专用孔用于放置表面热电偶，孔的直径通常为3mm～6mm,深度为16mm±和宽)至少1/4处，或距最近圆角1/2半径处。应将心部热电偶置于模具最厚部分中心处或与模具有效尺寸相当的随监测温度.64Cr5MoSiV1钢模具淬火加热应按以下要求进行。a)将模具装入冷炉中进行加热，控制心部热电偶升温速度不超过220℃/h。b)在540℃~675℃进行第一次预热，直到表面和心部热电偶的温差(T,-T.)小于110℃;然后在835℃~855℃进行第二次预热，直到表面和心部热电偶的温差(T,-T.)小于14℃。c)根据需要决定预热次数。d)将模具从最后一次预热温度快速加热至奥氏体化温度(如1030℃),保持到表面和心部热电偶的温差(T,-T.)小于14℃后，再保温30min;或者在表面热电偶温度(T,)达到奥氏体化f)优质4Cr5MoSiV1压铸模具钢等热作模具的淬火加热温度一般为1010℃~1050℃。韧性压铸模具钢典型淬火工艺见附录E。4Cr5MoSiV1钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线见附录F中的图F.1。模具淬火冷却应按以下要求a)采用真空高压气淬，尽可能使心部热电偶温度(T。)快速冷却至150℃以下。对于厚度较大，b)根据表面热电偶测定温度，从1030℃冷却至540℃的冷却速率应大于或等于28℃/min;对c)当表面热电偶和心部热电偶的温差(T,-T)大于90℃时宜采用分级淬火。表面热电偶测定温度(T,)冷却至455℃~400℃时可进行分级淬火。d)分级淬火时，在心部热电偶和表面热电偶温度差(T。-T.)小于或等于90℃、T,降到400℃或分级时间达到30min时应结束分级恢复高压气淬。e)模具在高压气淬直至心部热电偶温度(T.)低于150℃时出炉。和第二次回火最低回火温度均为565℃;如果进行第三次回火，最低回火温度为550℃。6.3.2.4精加工后去应力回火温度一般为最高回火温度以下10℃,最低不低于540℃。去应力回火后6.3.2.5模具回火和去应力回火的保温时间一般按每25mm厚度保温1h计算，但最低不少于2h。76.3.2.7优质4Cr5MoSiV1压铸模具典型回火如模具硬度偏低等不合格时，经客户同意可以重新淬火。重新淬火前应进行退火，退火温度为840℃~870℃,保温时间按每25mm厚度保温1h计算。以小于或等于33℃/h的速度缓慢冷却至590℃,然后随炉冷却。模具重新淬火和回火工艺按6.3执行。若模具经过一次重新热处理后仍然不7.1.2通常模具淬火和回火后硬度范围为42HRC～52HRC。对于开裂倾向严重的模7.1.3硬度偏差一般不大于3HRC,例如44HRC～46HRC。7.1.4硬度检验应在客户同意的位置至少取5个部位的硬度值，包7.2.1模具显微组织检验应取能代表淬火和回火情况的试样。试样是取自淬火工件的转角处或棱边7.2.2根据GB/T34895规定制备试件，并以5%的硝酸乙醇溶液进行腐蚀。7.4.3应有表面热电偶温度(T,)在1030℃~540℃范围内最小冷却速率(≥28℃/min)的实测数据。按本文件对特级和高级优质4Cr5MoSiV1钢热作模具进行淬火和回火，并由热处理厂家提供合格8t)冲击性能”,特级优质4Cr5MoSiV1热作模具钢件应包含3个单独试验值及平均值。9(资料性)A.1优质模具钢的牌号及化学成分见表A.1。CV12345注：牌号后面如加“A”或“E”分别表示高级优质钢或特级优质A.2优质模具钢中残余元素含量见表A.2。不大于PS高级优质钢(规范性)冲击试样和试验方法B.1取样B.1.1在钢材横截面的中心位置切取试样毛坯，扁钢和方钢取样位置应符合图B.1的规定，圆钢取样位置应符合图B.2的规定。冲击试样缺口底部应与钢材长度方向平行，取样时应作好标识。B.1.2每批钢材至少取5个试样进行冲击试验。同批钢材应是同一炉冶炼、在相同工艺下锻造或轧制成同一尺寸，并统一装炉退火的材料。铸造、轧制工艺不同，成形尺寸不同、不是同炉退火的钢材都按不图B.1扁钢和方钢取样位置图B.2试样冲击试样应符合GB/T229足以下要求：图B.2圆钢取样位置图规定的要求，尺寸为10mm×10mm×55mm,如图B.3所示。还应满a)相邻两面垂直度为90°±10';b)横截面尺寸公差为10mm±0.1c)试样长度L为55mm±1mm;e)试样加工完毕后，检验并记录每个试样的最终硬度，检验结果在44HRC～46HRC之间为f)试样硬度合格后，再进行V形缺口加工。V形缺口不应使用电火花切割。L在1030℃加热保温30min～45min后油淬，淬火油温度低于50℃。在不低于590℃应至少进行两次回火，每次回火保温时间不少于2h,使硬度达到44HRC～46HRC。两次回火之间应空冷至试验机的校准应符合GB/T229的要求。按GB/T229的规定在室温对5个试样进行冲击试验，得到5个试验值，去掉一个最高值和一个最低值后取平均值。3个试验值中最低值为最小单个数值。(规范性)真空高压气淬炉冷却能力测试方法C.1试样和测试装置C.1.1试样是尺寸为400mm×400mm×400mm的正方体试块，如图C.1所示。试块的材料、表面状态和粗糙度应与工件相同。热电偶。孔的直径依据铠装热电偶的直径确定。C.1.3在试块另一个面中心部位打一个直径为p3mm～p6mm、深200mm±3部热电偶。孔的直径依据铠装热电偶的直径确定。图C.1冷却能力测试试样C.1.4热电偶孔均应使用耐火纤维填充，防备热电偶测温端与淬火剂直接接触。此外，还应加固热电C.1.5热电偶的另一端通过炉温均匀性测定接口引出炉外，连接补偿导线和温度记录仪，或者采用炉温跟踪仪进行温度测量和记录。C.2测试C.2.1真空高压气淬炉按模具钢件热处理工艺操作，温度记录仪或者炉温跟踪仪测量和记录各支热电偶温度-时间曲线和数据。C.2.2根据各支热电偶温度-时间曲线和数据计算表面的冷却速度，与技术要求比较后确定真空高压气淬炉的冷却能力是否合格。D.1试样D.1.1从特级优质4Cr5MoSiV1模具钢料上取样制备一个尺寸约为63.5D.1.2每个模具钢件上应附相应的随炉D.1.4第一次回火之后将随炉试块从模具上移出并单独回火到44HRC～46HRC。D.2试验要求D.2.1从随炉试块上截取5个10mm×10mm×55mm的夏比冲击试样，试样尺寸见图B.3,试样的V形缺口底部方向应与钢料长度方向平行。D.2.3按GB/T229规定在室温下对5个试样进行冲击试验