关于提高Cr 12 MoV冷作模具寿命的措施建议
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科技・ 探索・ 争鸣
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
机械与电子
关于提高 Ｃ ｒ １ ２ Ｍ０ Ｖ冷作模具寿命的措施建议
孟 祥聪 （ 山东瑞康 安全 评价 有 限公 司 ， 山东 日照 ２ ７ ６ ８ ０Ｍ０ Ｖ钢 ； 冷作模具 寿命 ； 热加 工生产
等温淬火 ． ７ ５ ０ ℃高温回火 ， 机加 工后 ９ ６ ０ ｏ Ｃ 加热油冷进行最终 热处 理 ， 也可使碳化物细化 、 棱角圆整化 、 晶粒细化 。 １ ． １ 原 材 料 改 锻 有研究资料提 出．采用 ８ ５ ０ ℃预热 、 １ ０ ３ ０ ℃加热 、 ２ ８ ０ ＇ （ ２ 等温淬 火 、 Ｃ ｒ ｌ ２ Ｍ ｏ Ｖ属于高碳高铬莱 氏体钢 ． 碳化物 含量高 ： 且常呈带 状或 ２ ０ ０ ￣ Ｃ 回火的复相强韧化处理工艺 ． 等温 时可得 到 ７ ％一 １ ０ ％的贝氏体 网状不均匀 分布 ． 偏析严重 ． 而 常规热处理又很难 改变碳化物偏 析的 和马 氏体 的复相组 织 ． 具有最佳 的耐磨性 与冲击韧性 的搭配 ． 能使自 状况 ， 严重影响 了钢的力学性能与模 具的使用 寿命 碳化物的形状 、 大 行车把头冷镦模寿命由常规分级 淬火 的不足 ４ 万次提高到 １ ２万次左 小对钢的性能也有很大影响 ． 尤其大块状尖角碳化物对钢基体的割裂 右。 作用 比较大 ． 往往成为疲劳断裂的发源地 为此必须对原 材料轧制钢 总之 ． 如果淬火温度较高 ， Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢就会出现奥氏体晶粒较大 ， 材进行改锻 ， 充分击碎其共晶碳化物 ． 使 之呈细小均与分 布 ． 达到碳化 使 随后淬火后的马 氏体粗大 ． 强韧性不足 ： 如果 淬火温度太 低 ， 碳化物 物小 于等于 ３ 级． 纤维组织 围绕 型腔无定 向分 布 ． 从而改善 钢材 的横 不均 与的作用 则明显 出来 ， 强度 、 韧性 、 耐磨性都 会大大 下降 。由于 向力 学 性 能 。 Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢 的热处理需要有 良好 的技术 ． 在操作过程中应严格 控制工 锻造 的锻造 比一般取 ２ — ３ ， 加热可采用低 温装 炉 ． 缓慢加热 ． 二级 艺过程 ， 这样才能保证模具的质量。 预热 （ 一级预热 ５ ０ ０ — ５ ５ ０ ℃， 保温 ２ — ３ ｈ ； 二级 预热 ８ ０ ０ — ９ ０ ０ ｏ Ｃ． 保温 １ — １ ． ４ 增 加 深 冷 处 理 ２ ｈ ） ， 然后 升温至 加热温度 １ ０ ５ ０ — １ １ ６ ０ ℃后 保温 ． 并 经常 翻动 ． 以确 保 深冷处理不仅 能提 高钢的强韧性 ， 稳定模具 尺寸 ， 还能改 善加工 均匀热透 坯料 的始锻温度为 １ ０ ０ ０ — １ ０ ６ ０ ￣ Ｃ． 锻造时对钢坯从 不同方 精 度 ．挽救 一些 尺 寸超公 差 的零 件 。深冷 处 理工 艺 如下 ：第一 ， 向进行 多次镦粗 和拔长 ． 在坯料 始锻时要轻击 ． 以防止断 裂 ． 在９ ８ ０ — Ｃ ｒ １ ２ Ｍ ０ Ｖ钢经 １ ０ ３ ０ ￣ Ｃ 淬火 １ ０ ０ ￣ Ｃ 回火 ， 一 １ ６ ０ ℃深冷处理 ２ ｈ ５ ０ ０ ℃回火 １ ０ ２ ０ ℃中间温度可重击 ． 以保证击碎碳化物 ． 在接近终锻温度约 ９ ５ ０ ℃ 两次． 或者采用 １ ０ ６ ０ ￣淬火 ， 一 １ ９ ６ ％深冷 处理和 ４ ０ ０ ℃回火 ， 耐 磨性能 时再度轻击 ． 以防止 出现 内裂纹 ， 温度低 于 ８ ５ ０ ￣ Ｃ 后不能锻造 锻后采 大幅度提 高 经验表明用此方法处理过 的 Ｍ１ ２ 螺母冷镦模使用 寿命 用坑冷或箱冷 的方式 ． 以免 因产生过大热应力面而引发裂纹 提 高了 ５ 倍 左右 第二 ． Ｃ ｒ ｌ ２ Ｍｏ Ｖ钢经 １ １ ０ ０ ℃淬火 、液氮深 冷处理 、 实践证 明 ． 对于 中小 尺寸规格 的模具 ． 通过改锻 能有 效地改善碳 ５ ２ ０ ℃回火 ． 耐磨性也能大大提高 化 物的形状 、 大小和分 布 ． 经后序热处 理可获得较为 理想 的强韧性组 １ ． ５ 表 面强 化 处 理 织， 从 而提高模具使用 寿命 。 但当尺寸规格较大时 ． 反复镦拔对改善碳 模具 除了要求基体具有足够高的强韧性外 ． 还要求表面具有高硬 化 物偏析效 果不 大 ． 还会导致变形 的方 向性和强韧性降低 度、 耐磨 、 耐蚀和低 的摩擦 系数 、 抗疲劳性能等。 这些性 能的改善 ， 单靠 １ ＿ ２ 改 进 退 火 工 艺 材料 的整体热处理效果不 明显 ． 也不经济 ． 而通过表面处理技术 ． 改变 Ｃ ｒ ｌ ２ Ｍｏ Ｖ钢锻造后常采用球化退火 ． 以获得均 与细小 的球状碳化 模 具表面的化学成分 、 组织结构 及应力状 态等 ． 往往可 以收到事半功 物组 织 ． 降低硬度 ． 改善 切削加工性能 ， 同时为后续 的淬火做好准备 倍 的效果 。 模具的表面处理方法很 多 ， 新 的处 理技术也不 断涌现 ， 但对 改进 后的球化退 火工艺 为 ： ８ ６ ０ — ８ ８ ０ ｏ Ｃ． 加热 ３ — ４ ｈ ． 冷到７ ４ ０ — ７ ６ ０ ℃再 ｃ ｒ 】 ２ Ｍｏ Ｖ钢模具而言 ． 应用较 多的主要有 渗氮 及多元复合 渗 ， 硬化膜 等温 ４ — ６ ｈ。 炉冷到 ５ ０ ０ — ５ ５ ０ ￣ Ｃ出炉 。 评定碳化物等级 时一 定要严格 ． 精 沉积技术 等 密模 具 １ — ３ 级， 一般模具 １ — ４ 级 。许多模具的性能差并 不是淬火 工艺 不佳 ． 而是锻造及球化退火工艺达不到要求所致 ２ 结束 语 １ ＿ ３ 改进 淬火及 回火工 艺 （ １ ） Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢冷作模具应严格控制锻造工 艺 ，这是模具 强韧化 Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢最终硬化处理分为一次硬化处理和二次硬化 处理 一 的 前 提 次硬化处理是指高温淬火 （ 约１ ０ ０ ０ ｏ Ｃ ） 与低温 回火 （ 约２ ０ ０ ℃） ． 二次硬 （ ２ ） 严格执行淬火 和回火工艺 ， 能充分发挥材料强韧化 的潜力 ， 可 化处 理是 指高温淬火（ 约１ １ ０ ０ ｏ Ｃ ） 与高温 回火 （ 约５ ０ ０ ｏ Ｃ ） 。 研究 与实践 有效提高模 具的使用 寿命 。 表明， Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢经一次硬化处理后 ， 硬度高（ ６ ０ — ６ ２ ＨＲ Ｃ ） 、 耐磨 、 晶粒 （ ３ ） 增加深冷处理 ． 能使材料 的耐磨性大幅提高 。 细小 、 韧性好 、 淬火变形小 ， 残留奥 氏体量 适度 ， 是较 佳的常规强韧化 （ ４ ） 采用表面强化处理 技术 ． 能提 高硬 度 、 耐磨 、 耐 蚀和抗疲 劳系 处理＿ Ｔ 艺 。另外 ． Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢 经 ８ ０ ０ — ８ ５ ０ ￣ Ｃ 预热 ． １ ０ ２ — １ ０ ５ ０ ℃加热淬 火． ２次 １ ６ ０ —１ ８ Ｏ ℃低温回火 ． 使用效果也较好 加工 小尺寸 圆 Ｌ 用冲头时常采用轧制 圆钢 ． 这类未经改锻件 可采 ［ 责任编辑 ： 刘帅】 用５ ０ ０ ℃及 ８ ０ ０ ￣ Ｃ 左右二级 预热 ， １ １ ０ ０ — １ １ ５ ０ ℃固溶处理 ．淬人热 油或
【 摘 要】 ｃ ｒ ｌ ２ Ｍ ０ ｖ钢是 目前国内广 泛使 用的冷作模 具钢 。该钢具有淬透性好 、 硬度 高、 耐磨、 热处理 变形小等优点 ， 常用于制作承受重 负
荷、 生产批量大 、 形状复杂的冷作模具钢 ， 用量较大。 但随着 目前冲压和冷挤 压向高效、 高速、 高精度和 自动化方 向的发展 ， 对模具的强度、 韧性 、 耐磨性和 热处理 等提 出了越来越 高的要 求， 而该钢脆性大 ， 模具过早断裂 失效 的现 象常使 用寿命 受到影响 ， 因此进一步研 究热加工 生产 中对 Ｃ ｒ Ｉ ２ Ｍ ｏ Ｖ性能影响的诸要 素具 有一定的使 用价值。
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
机械与电子
关于提高 Ｃ ｒ １ ２ Ｍ０ Ｖ冷作模具寿命的措施建议
孟 祥聪 （ 山东瑞康 安全 评价 有 限公 司 ， 山东 日照 ２ ７ ６ ８ ０Ｍ０ Ｖ钢 ； 冷作模具 寿命 ； 热加 工生产
等温淬火 ． ７ ５ ０ ℃高温回火 ， 机加 工后 ９ ６ ０ ｏ Ｃ 加热油冷进行最终 热处 理 ， 也可使碳化物细化 、 棱角圆整化 、 晶粒细化 。 １ ． １ 原 材 料 改 锻 有研究资料提 出．采用 ８ ５ ０ ℃预热 、 １ ０ ３ ０ ℃加热 、 ２ ８ ０ ＇ （ ２ 等温淬 火 、 Ｃ ｒ ｌ ２ Ｍ ｏ Ｖ属于高碳高铬莱 氏体钢 ． 碳化物 含量高 ： 且常呈带 状或 ２ ０ ０ ￣ Ｃ 回火的复相强韧化处理工艺 ． 等温 时可得 到 ７ ％一 １ ０ ％的贝氏体 网状不均匀 分布 ． 偏析严重 ． 而 常规热处理又很难 改变碳化物偏 析的 和马 氏体 的复相组 织 ． 具有最佳 的耐磨性 与冲击韧性 的搭配 ． 能使自 状况 ， 严重影响 了钢的力学性能与模 具的使用 寿命 碳化物的形状 、 大 行车把头冷镦模寿命由常规分级 淬火 的不足 ４ 万次提高到 １ ２万次左 小对钢的性能也有很大影响 ． 尤其大块状尖角碳化物对钢基体的割裂 右。 作用 比较大 ． 往往成为疲劳断裂的发源地 为此必须对原 材料轧制钢 总之 ． 如果淬火温度较高 ， Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢就会出现奥氏体晶粒较大 ， 材进行改锻 ， 充分击碎其共晶碳化物 ． 使 之呈细小均与分 布 ． 达到碳化 使 随后淬火后的马 氏体粗大 ． 强韧性不足 ： 如果 淬火温度太 低 ， 碳化物 物小 于等于 ３ 级． 纤维组织 围绕 型腔无定 向分 布 ． 从而改善 钢材 的横 不均 与的作用 则明显 出来 ， 强度 、 韧性 、 耐磨性都 会大大 下降 。由于 向力 学 性 能 。 Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢 的热处理需要有 良好 的技术 ． 在操作过程中应严格 控制工 锻造 的锻造 比一般取 ２ — ３ ， 加热可采用低 温装 炉 ． 缓慢加热 ． 二级 艺过程 ， 这样才能保证模具的质量。 预热 （ 一级预热 ５ ０ ０ — ５ ５ ０ ℃， 保温 ２ — ３ ｈ ； 二级 预热 ８ ０ ０ — ９ ０ ０ ｏ Ｃ． 保温 １ — １ ． ４ 增 加 深 冷 处 理 ２ ｈ ） ， 然后 升温至 加热温度 １ ０ ５ ０ — １ １ ６ ０ ℃后 保温 ． 并 经常 翻动 ． 以确 保 深冷处理不仅 能提 高钢的强韧性 ， 稳定模具 尺寸 ， 还能改 善加工 均匀热透 坯料 的始锻温度为 １ ０ ０ ０ — １ ０ ６ ０ ￣ Ｃ． 锻造时对钢坯从 不同方 精 度 ．挽救 一些 尺 寸超公 差 的零 件 。深冷 处 理工 艺 如下 ：第一 ， 向进行 多次镦粗 和拔长 ． 在坯料 始锻时要轻击 ． 以防止断 裂 ． 在９ ８ ０ — Ｃ ｒ １ ２ Ｍ ０ Ｖ钢经 １ ０ ３ ０ ￣ Ｃ 淬火 １ ０ ０ ￣ Ｃ 回火 ， 一 １ ６ ０ ℃深冷处理 ２ ｈ ５ ０ ０ ℃回火 １ ０ ２ ０ ℃中间温度可重击 ． 以保证击碎碳化物 ． 在接近终锻温度约 ９ ５ ０ ℃ 两次． 或者采用 １ ０ ６ ０ ￣淬火 ， 一 １ ９ ６ ％深冷 处理和 ４ ０ ０ ℃回火 ， 耐 磨性能 时再度轻击 ． 以防止 出现 内裂纹 ， 温度低 于 ８ ５ ０ ￣ Ｃ 后不能锻造 锻后采 大幅度提 高 经验表明用此方法处理过 的 Ｍ１ ２ 螺母冷镦模使用 寿命 用坑冷或箱冷 的方式 ． 以免 因产生过大热应力面而引发裂纹 提 高了 ５ 倍 左右 第二 ． Ｃ ｒ ｌ ２ Ｍｏ Ｖ钢经 １ １ ０ ０ ℃淬火 、液氮深 冷处理 、 实践证 明 ． 对于 中小 尺寸规格 的模具 ． 通过改锻 能有 效地改善碳 ５ ２ ０ ℃回火 ． 耐磨性也能大大提高 化 物的形状 、 大小和分 布 ． 经后序热处 理可获得较为 理想 的强韧性组 １ ． ５ 表 面强 化 处 理 织， 从 而提高模具使用 寿命 。 但当尺寸规格较大时 ． 反复镦拔对改善碳 模具 除了要求基体具有足够高的强韧性外 ． 还要求表面具有高硬 化 物偏析效 果不 大 ． 还会导致变形 的方 向性和强韧性降低 度、 耐磨 、 耐蚀和低 的摩擦 系数 、 抗疲劳性能等。 这些性 能的改善 ， 单靠 １ ＿ ２ 改 进 退 火 工 艺 材料 的整体热处理效果不 明显 ． 也不经济 ． 而通过表面处理技术 ． 改变 Ｃ ｒ ｌ ２ Ｍｏ Ｖ钢锻造后常采用球化退火 ． 以获得均 与细小 的球状碳化 模 具表面的化学成分 、 组织结构 及应力状 态等 ． 往往可 以收到事半功 物组 织 ． 降低硬度 ． 改善 切削加工性能 ， 同时为后续 的淬火做好准备 倍 的效果 。 模具的表面处理方法很 多 ， 新 的处 理技术也不 断涌现 ， 但对 改进 后的球化退 火工艺 为 ： ８ ６ ０ — ８ ８ ０ ｏ Ｃ． 加热 ３ — ４ ｈ ． 冷到７ ４ ０ — ７ ６ ０ ℃再 ｃ ｒ 】 ２ Ｍｏ Ｖ钢模具而言 ． 应用较 多的主要有 渗氮 及多元复合 渗 ， 硬化膜 等温 ４ — ６ ｈ。 炉冷到 ５ ０ ０ — ５ ５ ０ ￣ Ｃ出炉 。 评定碳化物等级 时一 定要严格 ． 精 沉积技术 等 密模 具 １ — ３ 级， 一般模具 １ — ４ 级 。许多模具的性能差并 不是淬火 工艺 不佳 ． 而是锻造及球化退火工艺达不到要求所致 ２ 结束 语 １ ＿ ３ 改进 淬火及 回火工 艺 （ １ ） Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢冷作模具应严格控制锻造工 艺 ，这是模具 强韧化 Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢最终硬化处理分为一次硬化处理和二次硬化 处理 一 的 前 提 次硬化处理是指高温淬火 （ 约１ ０ ０ ０ ｏ Ｃ ） 与低温 回火 （ 约２ ０ ０ ℃） ． 二次硬 （ ２ ） 严格执行淬火 和回火工艺 ， 能充分发挥材料强韧化 的潜力 ， 可 化处 理是 指高温淬火（ 约１ １ ０ ０ ｏ Ｃ ） 与高温 回火 （ 约５ ０ ０ ｏ Ｃ ） 。 研究 与实践 有效提高模 具的使用 寿命 。 表明， Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢经一次硬化处理后 ， 硬度高（ ６ ０ — ６ ２ ＨＲ Ｃ ） 、 耐磨 、 晶粒 （ ３ ） 增加深冷处理 ． 能使材料 的耐磨性大幅提高 。 细小 、 韧性好 、 淬火变形小 ， 残留奥 氏体量 适度 ， 是较 佳的常规强韧化 （ ４ ） 采用表面强化处理 技术 ． 能提 高硬 度 、 耐磨 、 耐 蚀和抗疲 劳系 处理＿ Ｔ 艺 。另外 ． Ｃ ｒ １ ２ Ｍｏ Ｖ钢 经 ８ ０ ０ — ８ ５ ０ ￣ Ｃ 预热 ． １ ０ ２ — １ ０ ５ ０ ℃加热淬 火． ２次 １ ６ ０ —１ ８ Ｏ ℃低温回火 ． 使用效果也较好 加工 小尺寸 圆 Ｌ 用冲头时常采用轧制 圆钢 ． 这类未经改锻件 可采 ［ 责任编辑 ： 刘帅】 用５ ０ ０ ℃及 ８ ０ ０ ￣ Ｃ 左右二级 预热 ， １ １ ０ ０ — １ １ ５ ０ ℃固溶处理 ．淬人热 油或
【 摘 要】 ｃ ｒ ｌ ２ Ｍ ０ ｖ钢是 目前国内广 泛使 用的冷作模 具钢 。该钢具有淬透性好 、 硬度 高、 耐磨、 热处理 变形小等优点 ， 常用于制作承受重 负
荷、 生产批量大 、 形状复杂的冷作模具钢 ， 用量较大。 但随着 目前冲压和冷挤 压向高效、 高速、 高精度和 自动化方 向的发展 ， 对模具的强度、 韧性 、 耐磨性和 热处理 等提 出了越来越 高的要 求， 而该钢脆性大 ， 模具过早断裂 失效 的现 象常使 用寿命 受到影响 ， 因此进一步研 究热加工 生产 中对 Ｃ ｒ Ｉ ２ Ｍ ｏ Ｖ性能影响的诸要 素具 有一定的使 用价值。