Cr12MoV钢冷冲裁模的失效分析及热处理工艺的改进.pdf

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Crl2MoV钢冷冲裁模的失效分析及热处理工艺的改进设计硬度为58～62职C，正常的使用寿命为每模201模具的失效分析高为国摘要：介绍了Crl2M。v钢冷冲裁模的失效分析以及锻造、热处理工艺的改进措施．Crl2MoV钢是一种高碳高铬的冷作模具钢，退火组织中含有数量较多的、粗大的碳化物，虽然经过反复锻造，但碳化物的分布仍不均匀；同时，由于热处理工艺的影响，使奥氏体中存在部分未溶的碳化物，在金相显微组织中形成了脆性的碳化物带状分布区．经改进锻造和热处理工艺后，使显微组织均匀化，获得了满意的力学性能，达到了设计寿命的要求．关键词：冷冲裁模；失效分析；热处理工艺；碳化物；力学性能；显微组织文献标识码：A引言稳定性、高抗弯强度，仅次于高速钢，是冷冲裁模、冷钢中居于首位．该钢虽然强度、硬度高，耐磨性好，但其韧性较差，对热加工工艺和热处理工艺要求较高，某硅钢片冷冲裁模具由Crl2MOV钢制成，其万件以上，但实际生产不到8000件，其凸模外缘即出现裂纹和小的崩块，经过刃磨修复后继续产生，并1．1模具的化学成分及冶金质量分析通过提取模具材料样品，对其化学成分进行分析，所得结果如表1所示(括号内为Crl2M0v钢的响；另一方面，杂质元素硫和磷的质量分数未超标，不至于导致模具的开裂与失效．由此判断，该模具的经适当处理后，观察脆断的断口特征，发现其断湖南工程学院学报Joumal中图分类号：TG385．2文章编号：1671—119X(2005)02—0037—04近二十年来，我国模具工业的发展非常迅速，尤其是近几年，一直以每年15％左右的速度快速增长．国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，同时也为其发展提供了巨大的动力．在冷冲裁模具的应用方面，多采用Crl2MOV钢制造．Crl2MoV钢属于高耐磨微变形冷作模具钢，其特点是具有高的耐磨性、淬透性、微变形、高热镦模等冷作模具的重要材料，其消耗量在冷作模具处理工艺不当，很容易造成模具的过早失效．且出现了裂纹明显扩展的迹象，使用不到1．9万件，便已失效．本文针对该冷冲模具进行失效分析，并且进行锻造、热处理工艺的分析与改进．化学成分范围)．由表1中的数据可以看出，失效冷冲裁模具的化学成分在Crl2MoV钢的化学成分范围内，不会对模具的金相显微组织和力学性能造成较大的影过早失效不是由材料的化学成分引起的．口呈银灰色，宏观组织细密、均匀，未见气孔、夹渣、第15卷第2期ofHunanv01．15．No．2(湖南工程学院机械电子工程系，湖南湘潭411101)0表1Crl2M。v钢冷冲裁模具的化学成分(质量分数)化学成分(％)元素质量分数(成分范围)(1．5～1．7)(≤O．4)(≤0．35)(11．5～12．5](0．4～0．6)(0．15～0．3](≤0．03)2005年6月InstituteEngineeringJune．2005CsiCrⅣ【0VS1．620．320．540．0150．017收稿日期：2005一01一08作者简介：高为国(1962一)，男，副教授，研究方向：金属材料及热处理ⅣInP0．3112．10．22
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的躲C标尺在HRS一150型数显洛氏硬度计进行Cd2MⅣ属于高碳高铬钢，其特点是升温速度慢，用变向锻造法，即多向反复镦粗——拔长——镦粗，料的冶金质量无明显不足．1．2模具的锻造及热处理工艺分析通过现场调查和查看模具生产的技术资料知，该模具的加工工艺路线为：下料一锻造一球化退火一机械加工一淬火+低温回火一平磨一线切割加工一成型组装．其中的锻造工艺为：始锻温度1000～向镦粗——拔长法．温度为840～880℃．由此可见，该模具的锻造温度基本上符合Q】2M小，钢的锻造温度要求．该模具在锻造的具体操作上存在明显不足．一般的轴向镦粗——拔长法使坯料心部的变形量不匀的碳化物组织，用这样的坯料制成的模具会产生纹和使用脆断的倾向．通过从失效模具裂纹的不同在进行金相显微组织的对比分析中，还发现在带状碳化物区是一个脆性区，其强度低，塑性、韧性差，不能承受大的冲击力，裂纹很容易在这里萌在对模具进行化学成分及冶金质量分析的同时，还针对模具各部位的硬度进行了检测，分别在失效模具的裂纹处(试样1)、完好处(试样2)和中间过湖南工程学院学报2005年非金属夹杂物和晶粒特别粗大等现象．由此判断，材1．2．1模具的锻造工艺分析1100℃，终锻温度800～850℃；锻造方法为一般轴该模具的加工路线在工序安排上是合理的．锻造温度范围窄，一般始锻温度为1050～1100℃，终锻大，无法完全消除组织中的带状碳化物和粗大、不均组织的不均匀和力学性能的各向异性，增加淬火裂部位取样进行金相显微组织分析可知，在锻造过程中，并未获得细小均匀的锻造组织，在裂纹附近仍存在明显的带状碳化物分布区，而且在带状组织中还