理想模具钢材65Nb基体钢的热处理工艺特点

基体钢碳含量比高速钢低，碳质量分数一般为0.5%～0.7%，所以过剩碳化物少，通过正确的热加工和热处理，碳化物细小，分布均匀，在具有一定耐磨性和硬度的前提下，抗弯强度和韧性得到显著改善。在模具制造中得到了重视和应用，而且大部分都能同时应用于冷作模具或热作模具。基体钢是既有高的强度、热硬性、耐磨性，又有较好的韧性和塑性的理想模具钢材。

目前国产基体钢有10余种，常用的基体钢有：65Nb(6Cr4W3Mo2VNb)、LD(7Cr7Mo2VSi)、CG-2(6Cr4Mo3Ni2WV)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)、LM1(6W8Cr4VTi)、LM2(6Cr5Mo3W2VSiTi)、LD-2(7Cr7Mo3V2Si)、7W7Cr4MoV、50Nb(5Cr4W3Mo2VNb)、50Si(5Cr4W3Mo2VSi )、4#( 5Cr4W2Mo2SiV )、5Cr4Mo2W2SiV、RM2(5Cr4W5Mo2V)等。下面主要介绍65Nb基体钢的热处理。

65Nb钢是我国自行研制开发的高强韧性冷作模具钢，已纳入国家标准。它是以W6Mo5Cr4V2高速工具钢为母体，在其淬火基体成分的基础上，适当增加碳含量，并加入少量铌的改型基体钢。它具有高速钢的高硬性和高强度，又无过剩的碳化物，所以比高速钢具有更高的韧性和疲劳强度。加人合金元素铌与钢中的碳生成稳定性较高的NbC，加热时极难溶解，从而有效地阻止了奥氏体晶粒的长大，与不含Nb的钢比较，奥氏体晶粒细化温度提高40～50℃，Nb还部分溶解于Cr、W、Mo、v碳化物中，增强其稳定性，使淬火后基体的碳量降低，从而提高钢的韧性。加铌还可以改善钢的工艺性能，使锻造时的变形抗力减小，退火时易于球化，热处理加热温度范围宽。回火时，铌和钒都以MC型碳化物弥散析出，与M2C型碳化物一起，促成强烈的二次硬化效果。主要用来制造各类冷作模具，特别适用于复杂、大型或难变形金属的冷挤压模具和受冲击负荷较大的冷镦模，有时也用于热作模具。

(1)预备热处理  该钢锻造性能良好，为使钢中带状或网状碳化物破碎、细化、分布均匀，对锻坯尤其是大型锻坯应进行改锻并反复镦拔。锻后应进行等温退火。退火工艺：加热温度850～870℃，保温3h，炉冷至730～750℃，保温6h，炉冷。退火后硬度≤217HBW。

如果等温时间由6h延长到9h，则硬度可以降低到187HBW，有利于冷挤压成形。因此对65Nb钢模具可以冷挤压成形，这是65Nh钢的最大优点。

(2)淬火及回火  正常淬火温度为1080～1160℃，油冷，硬度≥61HRC。

淬火加热时间应保证碳化物充分溶解并均匀化，同时不使晶粒长大。冷却方式应根据模具形状和对变形的要求，可以采用油冷、油淬-空冷和分级淬火。

回火温度：一般取520～560℃，回火保温时间1～2h，回火二次。

(3) 65Nb钢超细化处理  65Nb钢超细化处理，是先将钢加热固溶处理，温度1200℃左右，使碳化物最大限度地溶解并均匀化，既使有未溶的共晶碳化物，也变得细小、分散而圆整。固溶后淬火并于700℃左右高温回火或短时间等温球化处理，最终热处理温度可以适当降低。

超细化处理后的剩余碳化物细小、均匀、呈点状，基本消除了碳化物偏析，冲击韧度和断裂韧度可大大提高。65Nb钢在回火时间同时进行渗氮、氮碳共渗、离子渗氮、真空渗碳等表面化学热处理，可以有效地提高模具表面耐磨性，延长模具的使用寿命。

(4) 65Nb钢的等温淬火 65Nb钢中进行马氏体-贝氏体复相（B下+M）热处理是提高其强韧性的重要途径。淬火温度1160℃，等温淬火温度180℃或270℃，可获得体积分数20%左右的贝氏体，空冷后在二次硬化峰处（540℃左右）回火两次。等温淬火，减少了模具的变形和开裂，提高了模具的强度、韧性和塑性，模具的使用寿命增加。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司合金模具钢营业部

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