Cr12MoV钢真空热处理和其在多工位连续模中应用.docVIP

Cr12Mo’V钢真空热处理和其在多工位连续模中应用 　　中图分类号： TB7 文献标识码： A 1．概述 为了能高效率、高质晕、大批最地冲压出合格产品，多工位连续模一般多要 求制造精度高、模具寿命长。因此，多工位连续模除了合理地进行结构设计外， 正确选材、合理设计热处理工艺都极为重要。 多工位连续模中的冲裁凸模和凹模、成型模的上模和下模等零件是易损件， 故常选用日本进口的SKDlI、瑞典一胜百的XW-5、XW-IO、XW-41、ASP -23和国产的Cr12MoV等钢材，这些材料淬透性高且热处理变形小，属空冷微 变形钢，其成分如表l所示。 从表l中可以看出，SKDII和Cr12MoV的成分相当，而用Cr12MoV制造的模 具寿命比用SKDII制造的模具寿命低。为此，我们参照SKDII材料，对Cr12MoV 进行了热处理工艺的研究。 表l几种常用模具钢的成分范围 2，热处理工艺的选择 Cr12MoV是我国较成熟的钢种，广泛用于制造各种冷作模具，它具有高强 度、高硬度、和高耐模性，还具有适当的韧性，淬透性好且热处理变形小。但 Cr12MoV含碳量高，属莱氏体钢，碳化物偏析往往严重。碳化物不均匀度级别 过高，，会损害模具的寿命，因此希望模具材料的碳化物不均匀度≤2级为合适。 我们实验用材料Cr12MoV的碳化物不均匀度约为2级，而已制成凹模的SKDI1 材料的碳化物不均匀度约为2.5级。 采用什么样的热处理工艺才能使Cr12MoV与SKDI1在相同的硬度下具有相 同的模具寿命呢？一般认为模具材料在具有高强度、高硬度的同时还应具有合适 的韧性，以避免早期的脆性断裂和疲劳破坏，从而保证模具的高寿命。真空热处 理在使材料具有相同强度和硬度的前提下，能显著提高材料的韧性，大幅度提高 模具的寿命。如用SKDII制造的搓丝模，1050℃淬火、470℃回火，盐浴加热， 模具寿命为2—2.5万件；而用真空加热淬火，模具寿命提高到8～9.5万件，约提 定以真空淬火处理和冷处理作为Cr12MoV的热处理工序。 细化晶粒在提高材料强度的同时也提高材料的韧性，这是因为晶粒尺寸的减 小，位错塞积群中堆积的位错减少，从而减弱应力集中，推迟微孔坑和微裂纹的 形成，改善材料的塑性和韧性。而第二相粒子常常通过本身断裂或者与基体界面 开裂，成为诱发微孔坑的部位。因此希望第二相粒子细小、均匀分布，而且最好 呈球形，为此采用适当的预处理工序以细化晶粒和改善碳化物的形态和分布。对 成型模（如拉深模、弯曲模）还可以进行表面处理以提高其表面耐磨性。于是，初 步设计Cr12MoV的热处理工艺为：预处理+真空淬火+冷处理+回火+表面强化处 理等。本文重点介绍真空淬火热处理对Cr12MoV材料性能的影响。 3．实验及结果 首先研究了奥氏体化温度对淬火硬度的影响。图1为非真空淬火热处理时保 温温度对硬度的影响。从图l中可以看出，Cr12MoV的非真空加热淬火温度从 980℃到1050℃都比较适合，我们选较底的温度，即980℃作为Cr12MoV的真空 淬火温度。 图l非真空淬火条件下保温温度对硬度的影响 真空热处理过程中，再保湿阶段，真空度维持在5×IO．2乇，采用的试祥尺 寸为10×10×20nun。由于在真空下主要靠辐射传热，加热速度慢，有必要对真 空下的加热保温时间进行探索。加热到980℃，保温不同的时间，其结果如图2 所示。实验结果表明，真空热处理的加热保温时间比常规热处理的加热保温延长 1~2倍；对试样真空加热保温延长到一定时间后，其淬火硬度达到最大值，如果 再延长真空保温时间，淬火硬度反而会有所下降。 图2~真空淬火时保温时间对硬度的影响 为了验证真空热处理在使材料具有相I一强度和硬度的前提下，能显著提高材 料的韧性，对真空淬火后的试样测量了硬度和冲击韧性，以便不同热处理工艺进 行比较，并观察了部分显微组织，实验结果如表2所示。 由表2可见，真空加热试样的硬度稍高于非真空箱式电炉加热试样的硬度 （已装箱保护），而冲击韧性 表2不同热处理工艺的性能比较 均有较大幅度的提高，但高温回火后的C r12MoV应用于连续模则硬度偏低。经 显微组织观察，已制成凹模的SKDII的晶粒度约为9级，而按C组工艺处理的 Cr12MoV试样的晶粒度约为11～12级；按D组工艺处理的Cr12MoV试样的晶s 粒度约为10级。按C