改进热处理工艺 提高冷作模具使用寿命

forging

1、高温回火

Cr12MoV钢冷作模的热处理工艺700-750℃预热1000-1050℃加热淬火，第一次回火150-200℃空冷，第二次回火150-200℃空冷，其回火温度在200℃，因淬火时产生的内应力没有被消除而残留下来，这样在后续的电加工（包括电火花和线切割加工）中则会因应力平衡被破坏而产生变形，且这种变形又难以消除。因此为了释放淬火时产生的内应力，从而避免冷作模具在电加工时产生变形，一般先在模具上开槽或开切口以消除冷作模具中的内应力，然后再进行电加工，但即使这样也不能完全消除淬火时产生的内应力，使得模具在电加工中仍有少量变形，这对冷镦模具和精密模具的使用性能将产生很大的影响。

回火温度越高，淬火时产生的内应力消除的越多，当回火温度为500-550℃时，淬火时产生的内应力将被消除，这样就避免了在后续的电加工中，因为应力的平衡被破坏而产生变形。并且Cr12MoV钢在500-550℃回火，由于MoV（VC）碳化物的沉淀硬化作用，将产生明显的二次硬化现象，硬度为58-59HRC，比淬火硬度低2HRC左右，这一硬度完全能满足一般冷作模具的需要。因此Cr12MoV钢通过高温回火即可消除淬火时产生的内应力，又防止在电加工中模具产生变形，并且二次硬化的硬度也能保证冷作模具的需要，这样一举三得。为此，Cr12MoV钢冷作模具有必要在高温回火后再进行电加工。

电加工后，由于在加工表面将会残留下电加工的硬化层，这样很容易损伤刃口，所以必须在200-250℃进行再重新回火，防止损伤刃口等。其改进后的工艺700-750℃预热1000-1050℃加热淬火，第一次回火500-550℃空冷，第二次回火150-200℃空冷，电加工后200-300℃回火空冷。

2、超低温处理

Cr12MoV、Cr12或LD等冷作模具钢含碳量高，合金元素含量也多，加上用油淬火，所以残余奥氏体较多，导致模具的硬度低、耐磨性差。由于模具钢的回火温度在200℃左右，残余奥氏体仍被保留下来，因此很难处理。一般是采用低温（-70℃—-90℃）处理使残余奥氏体马氏体化，但在此温度下，残余奥氏体的马氏体化不充分，有些残余奥氏体仍保留下来，将影响模具的耐磨性。通过实验发现，采用超低温处理工艺，即将工件在-180℃—-200℃（液态氧或液态氮）中充分冷却，这样使冷作模具中的残余奥氏体充分马氏体化，从而使冷作模具的耐磨性有显著提高。经超低温处理和低温处理后，冷镦模具在硬度上没有太明显的差别，但耐磨性可提高2-3倍。

　3、结语

通过对冷作模具进行高温回火，模具淬火时产生的残余应力被完全消除了，冷作模具可避免在后续的电加工中产生变形；而采用超低温工艺处理后，冷作模具的耐磨性提高了2-3倍，从而大大延长了冷镦模具的使用寿命。