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GB／T 42083-2022 4Cr5MoSiV1热作模具钢件的热处理.pdf简介：
GB/T 42083-2022 是中国国家标准，标题为"热作模具钢件热处理技术规范"，该标准主要规定了热作模具钢，如4Cr5MoSiV1（含铬、钼、硅、钒等元素的合金钢）的热处理工艺和要求。
4Cr5MoSiV1是一种常用的热作模具钢，适用于制作高温环境下工作的模具，如汽车发动机、压铸机模具、塑料模具等。其热处理过程主要包括以下几个步骤：
1. 加工前预热：对模具钢件进行适当的预热，以防止淬火时产生裂纹。
2. 淬火：将预热的钢件放入淬火介质（如水、油或气体）中，快速冷却以获得马氏体组织。
3. 回火：淬火后进行回火，以减少内应力，稳定组织，提高韧性，根据模具的具体要求选择适当的回火温度和时间。
4. 高温回火：对于4Cr5MoSiV1这类高合金钢，可能还需要进行一次高温回火，以进一步细化晶粒，提高耐磨性和耐热性。
5. 球化退火：为消除残余奥氏体，改善切削性能，有时会进行球化退火。
6. 表面处理：如需要，可能还需要进行表面处理，如渗碳、氮化、镀层等，以提高模具表面硬度和耐磨性。
以上步骤需要根据具体的模具使用条件和性能要求进行调整，以确保模具的最终性能满足使用需求。
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GB/T7232、GB/T8121、GB/T13324、GB/T9452、GB15735和GB/T32541界定的以及下列术 语和定义适用于本文件
来源，GB/T39194—2020，3.2
压铸模等高性能热作模具用钢应选用优质4Cr5MoSiV1钢，其化学成分应符合表1的要求，质量 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。
上海某磁悬浮站机电安装施工组织设计表1优质4Cr5MoSiV1钢的化学成分
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。
表2非金属夹杂物合格级别
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 GB/T34474.1的方法评定
4.6.1对优质模具钢原材料应按GB/T6402规定的方法进行超声波检测。 4.6.2优质模具钢原材料不应存在白点、夹渣、分层、内裂和缩孔等内部缺陷，超声波检测允许的缺陷 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，
超声检测充许缺陷尺寸的极限值
C 7 5 40 D 5 3 30 E 3 2 30 ”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。 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160mmA级，则数量等 级为160：80=2。
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 视为连续缺陷。 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160mmA级，则数量 级为160：80=2。
表5超声检测的合格级别
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 样制备和试验方法应符合附录B的规定
表64Cr5MoSiV1优质模具钢横向冲击性能
优质模具钢交货状态应为退火态，退火态的硬度应不大于229HBW。硬度检验按GB/T231.1 室执行
优质4Cr5MoSiV1模具钢应附有供应商提供的出厂合格证书，该证书包含以下数据和信 供应商热处理说明； 退火态布氏硬度； 化学成分分析结果； 非金属夹杂物等级； 超声波探检测； 晶粒度等级； 退火态组织判定结果； 带状偏析判定结果； 冲击试验结果，应包括3个有效单独试验值、平均值及对应的热处理工艺和硬度
5.1真空炉的性能指标应符合GB/T10067.47和JB/T11810的要求。 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， 一支接控温仪表和记录仪表，另一支接超温报警保护装置。加热室还应有另外两支以上的载荷热电偶 用于测量工件的表面和心部温度。 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 于士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 专用测温装置。 5.4在正常使用状态下，温度测量系统的系统准确度应按GB/T30825的规定进行校验。设备应配有 系统准确度校验热电偶安装孔。 5.5真空淬火炉应具有不低于0.5MPa的高压气淬能力。 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淬， 1030C冷却至540C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。 5.7真空淬火炉应具有分级淬火功能，在淬火过程中需要分级冷却时可以根据表面和心部热电偶的温 度对等温温度进行控制。
6.2.1优质4Cr5MoSiV1热作模具钢件的预备热处理一般为普通退火、等温退火或超细化处理加等温 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590C后炉冷。退火后 的组织是在铁素体基体上分布均匀细小的颗粒状碳化物，退火后的硬度应小于或等于229HBW。 6.2.3等温退火可以适当降低退火后硬度，退火后硬度小于或等于220HBW，其工艺如下：
6.2.1优质4Cr5MoSiV1热作模具钢件的预备热处理一般为普通退火、等温退火或超细化处理加等温 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590C后炉冷。退火后 的组织是在铁素体基体上分布均匀细小的颗粒状碳化物，退火后的硬度应小于或等于229HBW。 6.2.3等温退火可以适当降低退火后硬度，退火后硬度小于或等于220HBW，其工艺如下： a）加热温度为830℃～850°C，保温时间按每25mm厚度保温1h计算，以小于或等于33℃/h 的速率缓冷； b）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 度缓冷： c）在640℃～660°℃等温，保温时间按每25mm厚度保温1h计算，炉冷至500°C后出炉空冷 6.2.4超细化处理加等温退火是将模具经预热并加热到高于淬火加热温度后均温、油冷，然后再进行 等温退火，其组织为铁素体基体上分布均匀、极细小的颗粒状碳化物。
模具装炉符合以下规定： a） 装炉应在冷态下进行； b） 装炉时应合理摆放工件，保证工件均匀加热和冷却； C） 1 装炉时应考虑工件的几何形状，保证热处理的均匀性，并防止畸变和开裂； d） 装炉不应过载，保证达到最小的淬火冷却速度要求； e) 1 特级优质钢模具在淬火前CECS 456：2016 格网土石笼袋、护坡工程袋应用技术规程.pdf，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 录D。
6.3.1.2热电偶布置
热电偶的布置要求如下。 a） MM7 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土 3mm。 b） 表面热电偶孔应位于模具背面尺寸最大区域的中心，表面热电偶孔的位置距模具边缘（包括长 和宽）至少1/4处，或距最近圆角1/2半径处， C） 利用已有的冷却孔放置心部热电偶，并尽量靠近模具中心处。当不方便放置心部热电偶时，则 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炉试块中心处，以此来 监测温度。 d）所有热电偶孔均应使用耐火纤维填充，防止热电偶测温端与淬火介质直接接触，
e) 应紧固热电偶，防止其在淬火过程中移动。 f 如果多个模具同炉加热淬火，应将热电偶放置在横截面积最大的模具上
4Cr5MoSiV1钢模具淬火加热应按以下要求进行。 a）将模具装人冷炉中进行加热，控制心部热电偶升温速度不超过220°℃/h。 b）在540℃C～675C进行第一次预热，直到表面和心部热电偶的温差（T。一T。）小于110C；然 后在835℃～855C进行第二次预热，直到表面和心部热电偶的温差（T。一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，一T。）小于14C后，再保温30min；或者在表面热电偶温度（T。）达到奥氏体化 温度后《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》，最多保温90min。两者以先发生的为准。 e）对于普通真空高压气淬炉，淬火加热真空压强在0.1Pa～50Pa之间选择；对于带有对流循环风 扇的真空高压气淬炉，淬火加热的升温和预热阶段先抽真空后再充氮气至压强约1.3×10°Pa，直 至预热阶段结束再抽真空，奥氏体化阶段真空压强在0.1Pa～50Pa。 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℃C。韧性 要求较高的模具，可取下限温度，要求以热硬性为主的模具，可取上限温度，优质4Cr5MoSiV1 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 进行。 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 形状较简单的模具，可选择较高的气淬压力；对于畸变要求控制严格形状复杂的模具，可适当 降低气淬压力。 b）根据表面热电偶测定温度，从1030°C冷却至540°C的冷却速率应大于或等于28°℃/min；对 于厚度超过400mm的工件，允许表面热电偶冷却速度低于28℃/min。 C） 当表面热电偶和心部热电偶的温差（T。一T。）大于90℃C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。一T。)小于或等于90℃、T。降到400°℃C 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150C时出炉。 f）出炉后应将模具放在静止空气中冷却，当表面温度低于或等于50℃后立即将其转人回火炉中 进行第一次回火。
6.3.2.1模具回火可在真空炉、保护气氛炉或空气炉中进行。 6.3.2.2精加工之前应至少进行两次回火，精加工之后应进行去应力回火。 6.3.2.3回火温度按硬度要求确定，可参考附录F中图F.2回火温度与硬度的关系曲线选择。第一次 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 炉冷或空冷。 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。