提高冷沖孔模使用壽命的熱處理工藝研究

摘要：通過(guò)對(duì)冷沖孔模材質(zhì)選用、淬火、回火工藝的試驗(yàn)，獲得強(qiáng)韌性和耐磨性較好的下貝氏體和馬氏體混合組織，使其使用壽命由1萬(wàn)次左右提高到可達(dá)2.5萬(wàn)次以上，比常規(guī)淬火使用壽命提高1倍以上。

關(guān)鍵詞：提高冷沖孔模使用壽命

0 引言

大家都知道冷沖模的類型是比較多的，本文所講的冷沖孔模就是其中的一種，本文介紹的這種具有一個(gè)比較突出的特點(diǎn)，當(dāng)然，指的是造型上的特點(diǎn)，該種冷沖模之所以叫冷沖孔模也是因?yàn)榫哂幸粋€(gè)明顯的刃口的原因。冷沖孔模在工作時(shí)，承受力的部位主要是刃口，其中包括著多方面的沖擊力，還有來(lái)自兩端的彎曲力，再有就是少部分的剪切力，雖然剪切力在是所承受的力之中是很小的部分，但同樣是不可忽略的。這是力的方面，還有就是摩擦，在工作的過(guò)程中，冷沖孔?？隙〞?huì)與其他的零件發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，所以為了保證冷沖孔模的使用時(shí)間，在對(duì)其加工時(shí)，對(duì)硬度和強(qiáng)度要做好處理。本文要介紹的是以9SiCr為材料的冷沖孔模，在制造時(shí)也會(huì)有失敗的現(xiàn)象，主要還是不夠強(qiáng)度和硬度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)貝氏體等溫淬火，會(huì)有比較好的效果。

1 對(duì)9SiCr材料的分析研究

9SiCr化學(xué)成分含量見(jiàn)表1

9SiCr各特性點(diǎn)：Ac1=770℃ Ac3=870℃ Ar1=730℃ Ms=160℃

分析9SiCr中各元素在其中的意義：首先分析的是Si元素，該元素在元素周期表中處于金屬元素和非金屬元素之間，也就是說(shuō)是一種半導(dǎo)體的材料，在這個(gè)模具中它可以使得整體的耐磨性和抗彎曲能力得到很大程度的提升，而且也能使得強(qiáng)度和硬度更上一層樓。下面說(shuō)的是Cr元素。其實(shí)在這種模具中，這種元素也是一種輔助性的元素，只是占有的成分比較的大而已，它的作用其實(shí)是比較小和簡(jiǎn)單的，只是提高冷沖孔模的淬透性。

2 對(duì)9SiCr冷沖孔模的試驗(yàn)過(guò)程

2.1 選用的材料 選用的材料自然是9SiCr冷沖孔模，首先來(lái)看一下9SiCr冷沖孔模的構(gòu)造，如圖1。圖2介紹的是模具淬火時(shí)的曲線，在這個(gè)圖中便可以看出該模具的特點(diǎn)。有助于工作的正常進(jìn)行。

2.2 對(duì)目前最普遍的淬火、回火工藝的分析 目前最普遍的淬火的溫度是870℃的時(shí)候，對(duì)時(shí)間也是有一定的規(guī)定的，最好是在三刻鐘左右；下面說(shuō)的是回火，其實(shí)回火要比淬火容易把握，因?yàn)樗臅r(shí)間比較的長(zhǎng)，大約是一個(gè)半小時(shí)，溫度是在280℃左右。結(jié)束之后的硬度為HRC59-61。而且壽命也大大的提升，提升之后大約可以用一萬(wàn)次左右。

2.3 分析等溫淬火的相關(guān)內(nèi)容 其實(shí)這個(gè)內(nèi)容是非常的簡(jiǎn)單的，本文中只是分析一條即可，那就是等溫淬火加熱溫度及保溫時(shí)間的確定，事情總是相對(duì)的，有好的一方面也必然有不好的一方面，回到文中，淬火時(shí)溫度肯定是高的，但相對(duì)的，它的冷卻能力就不會(huì)很高，但是在這個(gè)期間必須要使得其從高溫到低溫的轉(zhuǎn)變，要達(dá)到這個(gè)效果，就必須在過(guò)冷奧氏體上下功夫。只有使得過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性很強(qiáng)，才能實(shí)現(xiàn)其從高溫到低溫的轉(zhuǎn)變。所以綜合上面的種種問(wèn)題，在加工時(shí)，我們就可以居中處理，具體的做法如下：淬火是必須的，在淬火時(shí)的溫度我們要控制到900℃左右，而且這個(gè)時(shí)間也一定要把握的比較好，保溫的時(shí)間是三刻鐘，長(zhǎng)短都可能導(dǎo)致性能變化。

3 模具壽命提高的機(jī)理

3.1 強(qiáng)韌性提高 根據(jù)下貝氏體的力學(xué)性能特征：下貝氏體中鐵素體被一定量的碳所過(guò)飽和，而且還有細(xì)小碳化物比較均勻地彌散分布，在鐵素體中，由于碳的固溶強(qiáng)化作用及碳化物的彌散硬化作用，使它具有較高的強(qiáng)度和硬度，而且還兼有較好的塑性和韌性。一定強(qiáng)度范圍內(nèi)，在同樣的強(qiáng)度下，下貝氏體的室溫韌性高于回火馬氏體。

由于先形成的貝氏體分割了原奧氏體晶粒，使得隨后形成的馬氏體條束變小，因此下貝氏體和馬氏體的混合組織的強(qiáng)韌性優(yōu)于單一馬氏體和單一貝氏體。

3.2 耐磨性提高 由于等溫淬火時(shí)，提高了奧氏體化溫度，組織中的殘余碳化物明顯少于常規(guī) “淬火+回火”組織。析出的碳化物極彌散地分布于下貝氏體針中，這些碳化物與基體的結(jié)合力轉(zhuǎn)強(qiáng)。而常規(guī)“淬火+回火”組織中，存在著較多的大顆粒殘余碳化物，在反復(fù)的沖擊載荷作用下，這些碳化物質(zhì)點(diǎn)逐漸疲勞剝落，并成為硬的磨粒，加快了隨后的磨損速度。

4 結(jié)論

9SiCr冷沖孔模等溫淬火工藝為：900℃加熱保溫，加溫時(shí)間與常規(guī)淬火保溫時(shí)間相同；等溫溫度為270℃，等溫時(shí)間為40分鐘；190℃去應(yīng)力退火。9SiCr冷沖孔模，經(jīng)該等溫淬火工藝熱處理后，其力學(xué)性能有較大提高，模具使用壽命比常規(guī)淬火提高1倍以上。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐進(jìn)，陳再枝等.模具材料應(yīng)用手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[2]熱處理手冊(cè)編委會(huì).熱處理手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[3]技工學(xué)校通用教材編審委員會(huì).熱處理工藝學(xué).北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1980.

[4]戚正風(fēng).金屬熱處理原理.北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1987.