模具的强韧化热处理

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1、模具的强韧化热处理陈登云概谜在以往的工模具材料和热处理中，人们通常是在寻求尽可能高的硬度和强度，保证一定的韧性。然而，对韧性的要求既不明确也无法保证。’从模具失效分析的统计中可见，由于模具的韧性不好，断裂报废占模具的45以上。随着冷挤压技术的发展和模具脆断事故的频繁发生，对模具材料的韧性要求日益迫切。在保证模县足够强度，硬度的基础上尽可能提高其韧性，巳成为众所关心的问题，因而近年来研制了一批强韧性好的新钢种，涌现了许多提高强韧性的热处理新工艺，提出了j者干评定韧性的试验方法，对提高模具寿命起了重要作用。所谓模具的强韧

2、化热处理，实际上是指在模具现在规定的硬度和强度的：瞍术条件下如何提高其韧性问题，当模具要求热处理到高硬度时，又往往带来韧性不足。韧性是强度与塑性的综合表现，从能量观点来看，断裂也是一个能量的变化过程，要解决模具断裂，必须寻求具有形成裂纹倾向小，抵抗裂纹扩展阻力大的那样一类组织结构，以获得高的强韧洼。冷模具钢的韧性问题，可以通过合理的合金成分设计，适当的热处理工艺调整，以及控制冶金质量和热加工工艺综合手段来得到解决。本文重点对强韧化热处理工艺提出一些看法。强韧化热处理工艺，归纳起来主要从以下四个方面来实现。一，细化晶幢

3、与篇=相细化组织，可以同时提高钢的强度和韧性，因此出现了许多细化晶粒和碳化物的方法，这些工艺方法的基本原理是增加形核率，抑制晶粒长大倾向，使形核率大于长大速率以获得细微晶粒利用冷加工相变第二相粒子可以增加形核率，控制加热温度和加热时间，利用第二相粒子减少晶界面积，也即降低晶界的总能量，阻止晶界迁移，抑制晶粒长大。1，CrMoV钢冷冲模具的四步热处理CrMoY钢中有大量的共晶碳化物，偏析严重，常以网状，带状、堆积状存在于钢中，采用“十字镦拔”的锻造工艺，使碳化物破碎细化均匀分布，并采用“四步热处理”工艺(图1)，使碳化

4、物达到小．均、圄和淬火后的组织细化，使钢的强韧性收到一定的效聚。同常规工艺相比，抗弯强度提高2O，冲击韧性提高15％，经过这种工艺处理的模具，使用寿命比9常规工艺提高1．5～2倍。U0■丹图lCrMoV钢模具四步热处理工艺曲线一步一一高温奥氏体，使碳化物尽可能多地溶入奥氏体，迅速进行油冷，得到马氏体和残余奥氏体组织。二步～一700~760。C长时间高温回火、残余奥氏体分解，马氏体中的碳和台金元素以及细小碳化物弥散析出，从而获得细粒状组织和细小碳化物，为淬火作好准备。三步一一9O0～1000C加热，经过保温，使碳和合盒

5、元素在奥氏体中充分溶解，躁组织中存在的碳化物一方面成为核心，另一方面阻止晶粒长大，从而使奥氏体细化，收到了细化第二相私基体组织的效果。．四步一一淬火后的回火处理也是十分重要的，回火温度对断裂韧性有很大影响根据模具的硬度和性能耍求，选用不同的温度进行回火处理。2、细化碳化物，提高钢的疲劳强度。在较高的应力作用下．钢中直径大于lm的碳化物是导致材料断裂时形成裂纹的主要场所，对于过剩碳化物实行细化之后，可显著地提高钢的疲劳强度租韧性。Gcrs钢模具以等温组织为予备组织，苒进行淬火可收到细化碳化物的效果。因为高温奥氏体化后征

6、620~650。c下等温形成细珠光体，或在425。C以下等温形成贝氏体，可获得弥散的碳化物，碳化物的平均粒度由O．9p．m减小纠0．3m。调整最后的淬火工艺，使马氏体的含碳保持在0．5左右，能使接触疲劳和韧性明显提高。二、控制基体组织与形貌在无形变作用下，影响马氏体形貌的主要因素为奥氏体的化学成份和马氏体的形成温度Ms点。因此，可用粥整热处理工艺参数的办法，盘中碳、高碳的台金钢中获得部分位错型的板条马氏体，以提高锕的韧性l7CrNisiMnMoV钢模具调温淬火该模具饪9O0。c加热淬火，其沮织经透射电镜观察结果；针状

7、马氏林和板条马氏体同时存在。板条马氏体中具有高密度曲也错，马氏体板条问存在残留奥氏体簿膜(见圈2)电子衍射结果表明残留奥氏俸与基体符台西山取向关■系。残留奥氏俸簿膜怕存在有利于提高基体韧性，阻止裂纹900。C淬火×2OD。C回火扩展。模具寿命提高2～3箔。TEM·6000(~次复型)2WCr。V锕模具低温淬火图27CrNiSi!dnMoV钢为了解决高速钢模具昀断裂韧性问题和基体钠的出现，对高速钢模具采用低温淬火工艺，收到了一定的效果。由l0于淬火温度的降低，奥氏体中的碳和台金元素溶解度碱少，淬火后马氏体组织申的含碳降

8、低，加之奥氏体晶粒很细，钢的强度和韧性都高于正常温度淬火。在生产中对细长形的杆状凸模采用此工艺都收到了好的效果。3、3CrzWaV钢热作摸具的“高淬高回一这里提出的高淬高回是适当提高洋火和回火的温度词言，也就是常说的调温卒火。该摸具在高温下工作，主要的失效方式是热强性和热疲劳性低。热疲劳是金属在交变热应力作用下的破坏。热作模具在服役过程中颏烦地