5Cr8NoVSi钢是近年来在我国广泛使用的一种新钢种，主要用于抗冲击工具和薄刃工具。但目前对5Cr8MoVSi钢热处理工艺的研究很少，生产的工模具往往硬度低，断裂失效。因此，本文详细研究了热处理工艺对5Cr8MoVSi钢硬度和显微组织的影响。
1、实验材料及实验方法
实验材料组成见表1。样品的退火、淬火、回火均在坩埚电阻炉中进行，淬火采用油介质冷却。用D/MAX A X射线衍射仪分析了相结构和残余奥氏体，用定量金相法测定了奥氏体晶粒数、碳化物体积分数和尺寸、马氏体尺寸，用JXA-733电子探针分析了显微组织和成分。1模具钢5cr 8 movsi/% cmnsicrmovsp 0 . 550 . 450 . 728 . 131 . 380 . 450.020.03
2、实验结果及分析
2.1 840退火后退火试样的硬度为HB218，退火组织为球状珠光体。碳化物的平均尺寸为0.94 m，体积分数约为0.32。M23C6是主要的碳化物相，其次是M7C3和MC。2.2淬火和淬火实验温度为880、900、930、950、1000和1050。随着淬火温度的升高，淬火硬度增加。1000淬火时，硬度为HRC60；1050淬火时，硬度为HRC60.3，淬火组织为马氏体、残余碳化物和残余奥氏体。950淬火时，马氏体由针状马氏体和板条马氏体组成，马氏体所占比例较大，残余碳化物呈小颗粒或点状分布。1000淬火时，马氏体仍由针状马氏体和板条马氏体组成，残余碳化物呈点状分布，残余奥氏体夹在马氏体针状或板条之间。1050淬火时，马氏体以板条马氏体为主，仅有少量针状马氏体(10%)，残余奥氏体量增加，残余碳化物极少，尺寸较小。金相分析表明，随着温度的升高，奥氏体晶粒变大，马氏体针变长，残余碳化减少，尺寸变小。淬火试样中残余奥氏体量随淬火温度的升高而增加，1000淬火时残余奥氏体量约为10%。奥氏体晶粒尺寸随淬火温度的升高而增大，淬火马氏体板条或针状尺寸也与晶粒尺寸相对应。表2模具钢5Cr8MoVSi淬火温度对奥氏体晶粒尺寸、残余奥氏体、马氏体和残余碳化物的影响淬火温度/2.3回火温度小于380时，回火硬度随回火温度的升高而降低。在这个区间内，主要的过程是马氏体分解，马氏体的碳含量降低，马氏体晶体结构的方形度(c/a)降低。480-500回火有明显的二次硬化现象。45回火的最大硬度为HRC58，比淬火低2HRC左右。二次硬化主要是MC(VC)沉淀硬化的作用。随着回火温度的升高，残余奥氏体量减少。仅一次回火后残余奥氏体分解较少，三次回火后残余奥氏体量可降至6%左右。
3、讨论
模具钢5Cr8MoVSi的碳含量为0.55%，淬火马氏体为板条和针状。当在较低温度下淬火时，有更多的残余碳化物。在靠近碳化物的奥氏体区，由于碳化物溶解过程中碳扩散的梯度分布，存在局部高碳区。局部高碳区在冷却过程中转变为针状马氏体，其亚结构为孪晶。较高温度淬火后，残余碳化物主要为少量VC和M7C3，溶解速率为ve
因此，在较高温度下淬火时，板条马氏体的比例增加。板条马氏体的韧性高于针状马氏体，因此该钢可以在较高的温度下淬火。而板条在300-400回火时，析出的碳化物沿板条分布，会表现出回火脆性。因此，在较高温度淬火以获得板条马氏体为主的显微组织时，应避开回火脆性区，或在较高温度(450-520)或较低温度(150-250)回火。如果要求回火硬度较低，应提高回火温度(520以上)以避开回火脆性区。但此时需要严格控制回火制度，否则回火硬度会随着回火温度发生较大变化。另外，对残余奥氏体要求最低的薄刃工装，淬火后要回火两到三次。
4、结论
工模具钢5cr 8 mov si 840840退火，硬度HB218，碳化物平均粒径为0.94 m，碳化物体积分数为0.32，碳化物类型主要为M23C6，含少量MC和M7C3。模具钢5Cr8MoVSi的适宜淬火温度为980-1050，最高硬度为HRC60-61。随着淬火温度的升高，淬火马氏体由板条马氏体和针状马氏体向板条马氏体转变。剩余的碳化物为MC和M7C3，M23C6碳化物在淬火时大部分溶解。模具钢5Cr8MoVSi只回火一次，残余奥氏体量下降很少，应回火两次或三次。480-510回火后有二次硬化现象，回火硬度可升至HRC58-60。
