模具材料的质量对模具热处理的影响模具钢热处理 模具材料的质量 提高模具寿命 冷挤压模具钢
模具钢零件或工具钢的生产要经历冶炼、浇注、锻造、预先热处理、机械加工、最后热处理、精加工和装配等流程。为了搞好热处理，应掌握整个生产中各个环节的相互作用及其对产品质量影响的规律，将热处理作为制造流程中的一环，以全局的视野分析和解决问题，常可收到事半功倍之效。举例如下。
工业缝纫机梭心套冷挤压凸模，工件材料为20Gr钢，形变阻力较大，凸模所承受的单位压力超过250MPa，而且在凸模中间有一个小孔，挤压时部分被挤钢料从中窜出使凸模承受径向张力，容易引起开裂。W6Mo5Cr4V2钢制造的凸模，其最佳淬火、回火工艺即1190℃加热淬火，560℃回火4次，仍未能完全消除凸模早期开裂的现象。对使用后的模具进行解剖和金相分析发现，凡是早期开裂的凸模，碳化物偏析的级别大多数在3级以下。由此可见，高速工具钢的莱氏体碳化物偏析导致韧性下降，是凸模早期开裂的重要原因。这就需要从控制高速钢原材料的质量，以及通过锻造改善碳化物级别着手，才能解决问题。
我国国标规定，直径为60～80mm的高速钢出厂时碳化物级别为5级。梭子凸模原设计尾部直径为60mm，需要用直径大于60 mm的钢材制造，经过修改凸模设计，尾部直径改为48mm，可以用50mm直径高速钢制造。通过对高速钢材进行“十字交叉”锻造，进一步降低碳化物级别，并规定锻造的形变规范，使钢料中碳化物最严重的区域移到凸模中应力较低的部位，从而消除了凸模早期断裂的现象。
克服梭子凸模开裂的另一条途径是用基体钢65Nb替代高速钢。65Nb的含碳量较低，即使是较大规格的钢件，碳化物偏析一般也不会大于3级，而且65Nb的韧性也优于高速钢，因此用65Nb制造梭子的冷挤压模不会开裂。但是，65Nb的挤压屈服强度略低于高速钢，而梭子冷挤压凸模承受的单位压力高于一般的冷挤压模具，初期试验时发现65Nb钢制模具工作部位的直径略有胀大。65Nb钢制凸模在淬火回火后进行铁素体氮碳共渗处理，降低了表面摩擦系数，从而减轻了成形阻力，克服了凸模工作时直径胀大问题，而且由于表面耐磨性大幅度提高，凸模寿命达到3万件以上，优于高速钢模具。
梭子凸模早期损坏的另一种形式是刃口崩掉一小块，起初认为是材料脆性所致，但未能找到解决办法。经过对凸模制造过程进行仔细的研究分析，发现凸模磨削时刃带上易产生磨削裂纹。改用硬质合金车刀在凸模淬火和回火之后、氮碳共渗处理之前进行“精车”（实际上是一种车削与挤光相混合的方法），替代磨削，避免了凸模早期崩口现象。
梭子冷挤压模具寿命的提高是一个系统的工程，除上述措施之外，还包括冷挤压工艺研究、模具设计、20Cr坯料的软化退火、表面磷化、润滑剂选择等一系列研究和技术攻关的成果。这一事例有一定的典型性，从中可以看出热处理工艺的研究和改进，常常需要和产品设计、选材、原材料质量控制、锻造、机加工等众多环节相配合，才能达到提高使用寿命和可靠性的目的。
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