Cr12MoV钢材的磨削加工及表面处理技术

 

 

Cr12MoV钢材是一种高碳高铬冷作模具钢，因其高硬度和耐磨性广泛应用于模具制造中。然而，正是这种高硬度特性使得Cr12MoV钢材的磨削加工和表面处理较为复杂。在进行磨削加工和表面处理时，必须特别注意避免裂纹、过度磨削烧伤等问题。

 

一、磨削加工工艺

1. 磨削特性

高硬度：Cr12MoV钢材的硬度较高（淬火后硬度可达58-62 HRC），因此磨削过程中容易产生磨削烧伤和裂纹。

磨削热：高硬度材料在磨削时容易产生大量的热量，如果热量不能及时散去，可能会导致表面退火或磨削裂纹。

2. 磨削工具选择

砂轮：选择适合硬质材料的砂轮非常重要。常用的砂轮类型有氧化铝砂轮或CBN（立方氮化硼）砂轮。

氧化铝砂轮适用于较低硬度的Cr12MoV钢材，但需要精确的冷却和磨削控制。

CBN砂轮适用于高硬度材料，具有良好的耐磨性和散热性能，可减少磨削烧伤的风险。

粒度和硬度：砂轮粒度的选择应根据加工要求决定，通常粒度在**60#-120#**之间，硬度则选择中等硬度（如K级、L级）。

3. 磨削工艺参数

进给量：Cr12MoV钢材的磨削应采用小进给量、多次进刀的方式，避免一次性去除过多材料导致磨削烧伤。典型的切削深度在0.005-0.02 mm之间。

磨削速度：较高的磨削速度（通常在20-35 m/s之间）可以提高效率，但需配合良好的冷却系统。

进刀速度：进刀速度应适中，以避免工件过热，通常建议控制在0.2-0.5 mm/s。

4. 冷却液选择与应用

磨削Cr12MoV钢材时必须使用大量冷却液，常用的冷却液为水溶性切削液或乳化液。冷却液应保持持续均匀的供应，避免局部过热。

冷却液的选择和正确使用可以有效降低磨削热的影响，防止磨削烧伤和表面退火。

5. 避免磨削裂纹

磨削过程中产生的热量如果未能及时散发，容易导致表面出现磨削裂纹。为了避免这种现象，应控制磨削参数，特别是切削深度和速度，确保冷却充分。

二、表面处理技术

Cr12MoV钢材表面处理主要目的是进一步提高其耐磨性、抗腐蚀性以及改善表面性能。常用的表面处理技术包括热处理、表面硬化处理和表面镀层技术。

 

1. 表面热处理

淬火与回火：Cr12MoV钢材经过淬火和回火后，表面硬度可以达到很高的水平，但表面热处理过程中需要注意防止过度氧化和变形。

氮化处理：通过氮化处理（如气体氮化、离子氮化），可以在表面形成一层氮化层，大幅提高钢材的表面硬度和耐磨性。氮化层的厚度通常为0.1-0.6 mm，硬度可以达到HV900-1100。

2. 表面硬化处理

高频淬火：对于需要局部强化的工件，高频淬火可以显著提高表面的硬度，同时保持内部韧性。处理后的表面硬度可达到HRC58以上。

感应淬火：通过感应加热淬火，使表面迅速升温并淬火，可以在表面形成高硬度的淬硬层，适用于大件工件。

3. 表面镀层技术

镀铬：通过镀铬处理，Cr12MoV钢材表面可以获得良好的耐腐蚀性和耐磨性。镀铬层通常为0.005-0.02 mm厚，适用于提高表面抗蚀性和减少摩擦磨损。

PVD/CVD涂层：物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）技术可以在Cr12MoV钢材表面沉积一层超硬涂层，如氮化钛（TiN）或碳化钛（TiC）涂层，进一步提高表面耐磨性和耐腐蚀性。这些涂层通常具有极高的硬度（HV2000以上）和极低的摩擦系数。

4. 表面抛光与研磨

机械抛光：用于提高表面光洁度和减少摩擦系数。机械抛光一般在热处理或涂层处理后进行，以达到镜面效果。

超精研磨：对于一些高精度模具和工具，采用超精研磨工艺来提高表面精度，保证尺寸精度和表面质量。

总结

Cr12MoV钢材的磨削加工和表面处理技术需综合考虑材料的硬度、韧性以及工件的具体用途。在磨削加工中，必须合理选择砂轮、控制工艺参数并使用足够的冷却液，以避免磨削烧伤和裂纹。在表面处理方面，通过适当的热处理、表面硬化处理以及表面镀层技术，可以进一步提高钢材的耐磨性和抗腐蚀性能，延长工件的使用寿命。