提高Cr12MoV和9CrSi钢冷镦模寿命的热处理途径

　　冷镦模具在紧固件行业生产中占有一分重要的位置。根据标准件厂的统计，影响模具寿命的因素，热处理占75%， 原材料占10%，服役条件占8%，其他占7%。 也就是说，冷镦模具热处理的好坏，直接严重影响紧固件生产企业的经济效益，特别是在同行业竞争十分激烈的情况下，如何降低模具消耗，提高经济效益，是关系到紧固件厂的生存与前途的大事。针对普通小厂设备简陋的情况，我们开拓了国内尚未使用过的热处理工艺，使模具寿命成倍增长(有的模具寿命提高五倍以上)，降低了模具钢材的消耗，经济效益十分显著，而且对设备简陋的工厂更有推广价值。

　　  1、对原模具热处理状况的分析

　　本工作的目的是提高难度大、消耗高的大规格M14、M16螺母成型上、下模、中模及切边模的使用寿命，并使之稳定。表1列出了新旧两种热处理工艺处理后的模具寿命对比。

　　从表1可以看出，原热处理工艺的成型六角上模，平均使用时间只有2小时左右，平均寿命不到5千件只。成型六角中模也只能使用4小时左右，平均寿命将近10千件\只、切边模平均使用时间3小时，平均寿命不到8千件/只，每个班平均需要换成型六角上楼3只以上，更换成型中模和切边模②只以上。由于更换工序复杂，个熟练的操作 工最快也需要半小时，严重影响生产，而且造成模具材料及制作模具工时的浪费，影响经济效益的提高。

　　分析其原因大致有:

　　1)原始组织较差，使用一般热处理方法又得不到改善，导致模具的早期损坏，

　　2)采用无保护措施的箱式电炉加热

　　不能有效防止模具在加热过程中表面氧化和脱碳，而造成模具表面早期磨损或变形而失效。

　　3)采用的热处理工艺不适宜9CrSi钢模具采用870℃淬火加低温回火，表而硬度为HRC62- 65，金相组织为粗大的马氏体+碳化物+少量残留奥氏体

　　:CI2MoV钢模采用980℃加热淬火加低温回火，表面硬度HRC64~67.金相组织为粗针状马氏体+粗大的碳化物+残留奥氏体，由于马氏体较粗大而造成模具前裂而失效。

　　回火时仍采用箱式炉，工件大量堆放， 往往造成部分模具回火不充分，应力未完全消除，也是造成模具崩裂早期失效的重要原因之一”。

　　2、现行热处理工艺情况分析

　　大规格成型六角上、下、 中模必须-次将棒料冷镦成型，模具必承受巨大的次性冲击应力， 这就要求模具具有较高的硬度和强韧性，同时由于金属(即工件)在成型六角模内强烈流动，模具承受小能量的多次冲击和激烈的摩擦，这就要求模具还要具有较高的断裂韧性和抗疲劳性能。根据以上情况的分析，第步就是将原材料9CrSi、Crl2MoV钢进行锻造和球化退火，再进行机加工，这样能消除原材料的魏氏组织、碳化物网等缺陷，使组织更为致密。第二步是采用盐浴炉加热

　　淬火和硝盐炉回火，这样减少了由于箱式炉加热而产生的氧化脱碳，消除了因箱式炉回火造成的回火不均匀和回火不足，第三步是通过试验选择合理的热处理工艺，先后进行了5种工艺共23次试验，最终我们采用了以下热处理工艺

　　热处理工艺简要说明如下:

　　1)9CrSi钢属过共析合金工具钢，具有碳化物分布均匀、淬透性和淬硬性较好的特点，回火时硬度变化平缓，承受负荷能力高，而且价廉易购，是目前制造冷锻模具重要材料之一。但因C钢店9CrSi钢含硅量较高，对淬火加热及冷却介质均较敏感，所以最好采用盐浴炉加热，而且要注意脱氧捞渣，淬火介质最好采用100℃以上的热油。

　　为了得到高耐磨性和高韧性，我们采用两次淬火两次回火的热处理工艺。第一步采用高温淬火高温回火的目的是为使碳化物充分溶于奥氏体，以便得到细小碳化物和细小的晶粒度(晶粒度可获得11~12级)，第二步采用正常加热淬火温度加热，以得到高韧性，硬度应控制在HRC54~56，回火温度控制在350~400℃，故我们采用370℃回火，又因9CrSi钢具有较好的抗回火能力。为了充分消除淬火应力，故采用两次回火，以达到提高模具使用寿命的效果。

　　2) Cr12MoV钢具有高淬透性、高耐磨性，而且强度、韧性均比较理想，是一般工厂制作较大负荷冷镦模具的重要材料。目前一般都采用以下三种热处理工艺:其一是采用低温淬火低温回火，即950~1000 ℃加热淬火，200 ℃回火，它具有高硬度及较高韧性，但抗压强度低，其二是采用高温淬火高温回火，即1100 ℃左右加热淬火，500~520 ℃回火，它获得较高硬度及抗压强度，但韧性较差;其三是用中温淬火中温回火工艺，即1030℃左右加热淬火，400℃左右回火，可获得较高的硬度和抗压强度，强韧性适中。而我们所采用的工艺是中温淬火低温回火，即在1030 ℃左右加热淬火，200 ℃左右回火，由于中温加热可完全奥氏体化，但合金元素末完全熔于奥氏体内，而不致得到过饱和程度很高的马氏体，使应力急剧增加，这样既能获得较高的硬度和韧性，又可获得理想的高抗压强度。采用低温回火的目的是可保证所需的硬度，三次回火的目的是为了保证回火充分，使淬火应力充分消除，使模具寿命得到保证。

　　3、现行工艺的效益

　　1)模具使用寿命从表1可以看出，9CrSi钢成型六角上模平均使用寿命提高了五倍以上，切边模平均使用寿命提高了一倍以上，达到1.4 万件\只。

　　2)经济效益由于模具使用寿命延长， 原来郴州市标准件厂每年要消耗10 t以上的模具钢材，现在只需6~8t即可，这样每年可节约2~4t模具钢。

　　从以上了种规格4种模具的使用效果来看，模具更换基本上由原来每班2~3次减少到一次， 有的两天才更换一次，节约了工时。同样的设备和人员，全年可多出产品120万件，经济效益十分显著。