高碳高鉻冷作模具鋼俗稱Cr12型鋼，是典型的冷作模具鋼鋼種。GB/T 1299-2000標(biāo)準(zhǔn)中共納入三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)，即Cr12、Cr12Mo1V1和Cr12MoV，其主要化學(xué)成分見表1
表1   Cr12型鋼主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)
鋼號(hào) C Cr Mo V
Cr12 2.00~2.30 11.50~13.00  
Cr12Mo1V1 1.40~1.60 11.00~13.00 0.70~1.20 0.50~1.10,Co≤1.00
Cr12MoV 1.45~1.70 11.00~12.50 0.40~0.60 0.15~0.30
⑴成分特點(diǎn)。高碳高鉻。Cr12鋼的碳含量為2.00%~2.30%，是含碳量最高的鋼種，平均含獨(dú)量為12%，是合金工具鋼中含鉻量最高的鋼種。
⑵組織特為。成分特點(diǎn)決定了Cr12型鋼是萊氏體鋼，組織中存在大量的共晶碳化物，淬火狀態(tài)碳化物含量(體積分?jǐn)?shù))約占13%~20%。
⑶熱處理特點(diǎn)。Cr12型鋼有兩種熱處理方案：一是采用較低的淬火溫度配以低溫回火，稱為一次硬化法；二是采用較高的淬火溫度配以多次高溫回火，產(chǎn)生二次硬化，稱為二次硬化法。Cr12型鋼中含有大量的共晶碳化物，在熱處理過程中不參與相變，且淬火組織中又有較多的殘余奧氏體(占10%~40%，體積分?jǐn)?shù))，因此，淬火畸變量甚微，又稱微變形模具鋼。
⑷性能特點(diǎn)。由于鋼中的碳化物數(shù)量多，因此，具有很高的耐磨性，此外，還有較高的熱穩(wěn)定性。此類鋼韌度較差，高溫?zé)崴苄缘汀?br /> Cr12型冷作模具鋼經(jīng)常用于制造高耐磨、微畸變、高負(fù)荷下服役的冷加工用的模具和工具，尤以Cr12和Cr12MoV應(yīng)用最廣。鉻能使鋼有很高的淬透性，是形成M7C3型碳化物的主要元素，也是促碳成碳化物不均勻分布的主要元素。加入鉬、釩能進(jìn)一步提高鋼的淬透性，細(xì)化晶粒和共晶碳化物，改善韌度，提高回火穩(wěn)定性。Cr12MoV鋼含碳量比Cr12鋼低，又因加入了鉬和釩，因此，其碳化物數(shù)量、粒度、形態(tài)、不均勻程度都比Cr12鋼有較大的改善，從而韌度得到明顯提高。Cr12Mo1V1鋼性能優(yōu)于Cr12MoV鋼。由于鋼的含Mo、V量比Cr12MoV鋼高，并含有Co，改善了鋼的組織，所以，其強(qiáng)韌、耐磨性均有所提高。
因?yàn)檫@類鋼中都含有大量共晶碳化物，鉻大部分集中在M₇C₃型共晶碳化物中，它的硬度在HV1800~2800之間，既能阻止晶粒長(zhǎng)大，也是鋼的耐磨性特別高的原因。部分鉻和合金元素溶于基體中，可提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。通過淬火加熱溫度的調(diào)節(jié)，可以控制合金元素的溶解量，從而影響淬火后鋼中殘余奧氏體量的多少，使模具達(dá)到微畸變，甚至不畸變。高鉻鋼工模具在服役過程中會(huì)由于摩擦而升溫，在工模具表面形成Cr₂O₃薄膜，它既能提高工模具表面的抗氧化、抗腐蝕性能，同時(shí)還能降低表面的摩擦因數(shù)，起到潤(rùn)滑作用。
Cr12型鋼中含有大量共晶碳化物，淬火后碳化物總殘留量仍可達(dá)13%~20%(體積分?jǐn)?shù))。碳化物的膨脹系數(shù)比基體組織小30%左右，加熱時(shí)它阻止基體膨脹，冷卻時(shí)又阻止基體收縮，因此，定向分布的大量碳化物會(huì)引起工件在熱處理時(shí)的不均勻畸變。工件淬火后，沿軋制方向的縱向伸長(zhǎng)量大，橫向伸長(zhǎng)量小，甚至?xí)湛s。帶圓孔工件淬火后可能出現(xiàn)橢圓度。力學(xué)性能也呈各向異性，對(duì)于碳化物不均勻度較高的鋼材，橫向抗彎強(qiáng)度將比縱向要低30%~40%，塑性可能要低30%~50%。碳化物堆集處在1155℃左右就可能出現(xiàn)液上，因此，熱加工時(shí)過熱、過燒現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。碳化物堆集和粗大的角狀碳化物，特別是Cr12鋼中的共晶碳化物塊度大棱角鋒利，是引起模具崩角和脆裂的重要原因。www.syfukang.com綜上所述，此鋼系各鋼種中的共晶碳化物的形態(tài)、粒度及其不均勻分布，是影響材料使用的最再棘手的質(zhì)量問題。因此， 采用熱加工工藝，改善共晶碳化物的形態(tài)、粒度和分布，是今后開展工藝研究的主攻方向。
此鋼系鋼材正常淬火-回火后的殘余奧氏體量可達(dá)10%~40%(體積分?jǐn)?shù))。殘余奧氏體量的多少與工件變形量密切相關(guān)，因此，針對(duì)不同要求，改變熱處理工藝，可能滿足生產(chǎn)上的不同需求。
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