畢業(yè)論文----cr12mov鋼冷沖裁模工藝分析與改進措施

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要Ⅱ</b></p><p><b>　　關鍵詞Ⅱ</b></p><p>　　1.Cr12mov模的優(yōu)缺點1</p><p>　　2.Cr12mov鋼的工藝設計1</p>&l

2、t;p>　　2.1 Cr12mov鋼的化學成分分析1</p><p>　　2.2 Cr12mov鋼的臨界點1</p><p>　　2.3 熱加工、鍛造、及工藝規(guī)范1</p><p>　　2.4 淬火及回火工藝1</p><p>　　3.Cr12mov鋼冷沖裁模的工藝分析2</p><p>　　3.1化學

3、成分及冶金質(zhì)量方面的分析2</p><p>　　3.2鍛造及熱處理工藝分析2</p><p><b>　　4.失效分析3</b></p><p>　　5.工藝措施改進4</p><p>　　5.1鍛造工藝改進4</p><p>　　5.2熱處理工藝改進5</p><

4、p>　　6.提高Cr12mov鋼模具壽命的熱處理工藝分析6</p><p><b>　　總結10</b></p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p><b>　　致謝12</b></p><p><b>　　摘 要</b&g

5、t;</p><p>　　介紹了Crl2MoV鋼冷沖裁模的熱處理工藝及失效分析以及鍛造、熱處理工藝的改進措施。Crl2MoV鋼是一種高碳高鉻的冷作模具鋼,退火組織中含有數(shù)量較多的、粗大的碳化物,雖然經(jīng)過反復鍛造,但碳化物的分布仍不均勻；同時,由于熱處理工藝的影響,使奧氏體中存在部分未溶的碳化物,在金相顯微組織中形成了脆性的碳化物帶狀分布區(qū)。經(jīng)改進鍛造和熱處理工藝后,使顯微組織均勻化獲得了滿意的力學性能,達到了設計

6、壽命的要求。</p><p>　　關鍵詞：冷沖裁模;失效分析;鍛造及熱處理工藝;碳化物;力學性能</p><p>　　1 Cr12mov鋼冷沖裁模的優(yōu)缺點</p><p>　　Cr12MoV 鋼屬于高耐磨微變形冷作模具鋼,其特點是具有高的耐磨性、淬透性、微變形、高熱穩(wěn)定性、高抗彎強度,僅次于高速鋼,是冷沖裁模、冷鐓模等冷作模具的重要材料，其消耗量在冷作模具鋼中居于首

7、位. 該鋼雖然強度、硬度高,耐磨性好,但其韌性較差,對熱加工工藝和熱處理工藝要求較高,處理工藝不當,很容易造成模具的過早失效。</p><p>　　2 Cr12mov鋼的工藝設計</p><p>　　2．1 Cr12mov鋼的化學成分分析</p><p>　　2．2 Cr12mov鋼的臨界點</p><p>　　臨界點 Ac1≈810℃,

8、Ac3≈1200℃, Ar1≈760℃, Ms≈185℃</p><p>　　2．3熱加工、鍛造、及工藝規(guī)范</p><p>　　注：因鋼的導熱性差，因注意緩慢加熱，鍛后必須緩冷</p><p>　　鍛后等溫退火：加熱溫度為850～870℃，保溫1～2h；爐冷至720～750℃，保溫3～4h，爐冷至550℃以下出爐空冷。退火后的硬度為207～255HBS，組織為細珠

9、光體+碳化物。</p><p>　　2．4淬火及回火工藝</p><p>　　(1)淬火規(guī)范第一次預熱在550～600℃，第二次預熱在840～860℃，淬火溫度為1020～1040℃，采用油淬，油的溫度20～60℃，冷卻至油溫，隨后空冷。硬度為62～63HRC。淬火后組織比例為：碳化物12%，馬氏體68%～73%，奧氏體25%～20%。</p><p>　　(2)回

10、火規(guī)范回火的目的為去除鍛后應力，降低硬度。淬火溫度1020～1040℃，回火溫度200～275℃，冷卻至室溫，達到的硬度57～59HRC。</p><p>　　3 Cr12mov鋼冷沖裁模的工藝分析</p><p>　　3.1 化學成分及冶金質(zhì)量方面的分析</p><p>　　由Cr12MoV鋼的化學成分表中的數(shù)據(jù)可以看出,失效冷沖裁模具的化學成分在Cr12MoV

11、鋼的化學成分范圍內(nèi),不會對模具的金相顯微組織和力學性能造成較大的影響;另一方面,雜質(zhì)元素硫和磷的質(zhì)量分數(shù)未超標，非金屬夾雜物和晶粒特別粗大等現(xiàn)象。由此判斷,材料的冶金質(zhì)量無明顯不足。不至于導致模具的開裂與失效。由此判斷,該模具的過早失效不是由材料的化學成分引起的。</p><p>　　經(jīng)適當處理后,觀察脆斷的斷口特征,發(fā)現(xiàn)其斷口呈銀灰色,宏觀組織細密、均勻,未見氣孔、夾渣、非金屬夾雜物和晶粒特別粗大等現(xiàn)象。由此判

12、斷,材料的冶金質(zhì)量無明顯不足。</p><p>　　3.2 鍛造及熱處理工藝分析</p><p>　　(1)模具的鍛造工藝分析 通過查看模具生產(chǎn)的技術資料知,該模具的加工工藝路線為：下料→鍛造→球化退火→機械加工→淬火+ 低溫回火→平磨→線切割加工→成型組裝。其中的鍛造工藝為:始鍛溫度1000～1100℃,終鍛溫度800～850℃；鍛造方法為一般軸向鐓粗———拔長法。該模具的加工路線在工

13、序安排上是合理的。</p><p>　　Crl2MoV 屬于高碳高鉻鋼,其特點是升溫速度慢,鍛造溫度范圍窄,一般始鍛溫度為1050～1100℃,終鍛溫度為840～880℃。由此可見,該模具的鍛造溫度基本上符合Cr12MoV 鋼的鍛造溫度要求.該模具在鍛造的具體操作上存在明顯不足。一般的軸向鐓粗———拔長法使坯料心部的變形量不大,無法完全消除組織中的帶狀碳化物和粗大、不均勻的碳化物組織,用這樣的坯料制成的模具會產(chǎn)生

14、組織的不均勻和力學性能的各向異性,增加淬火裂紋和使用脆斷的傾向。通過從失效模具裂紋的不同部位取樣進行金相顯微組織分析可知,在鍛造過程中,并未獲得細小均勻的鍛造組織,在裂紋附近仍存在明顯的帶狀碳化物分布區(qū),而且在帶狀組織中還存在有粗大的碳化物分布。</p><p>　　帶狀碳化物區(qū)是一個脆性區(qū),其強度低,塑性、韌性差,不能承受大的沖擊力,裂紋很容易在這里萌生與擴展。由于該區(qū)脆性大,并且容易產(chǎn)生應力集中,所以成為裂紋

15、產(chǎn)生的主要原因。</p><p>　　在鍛造方法上來說,對于高碳高鉻鋼一般應采用變向鍛造法,即多向反復鐓粗———拔長——鐓粗,使鋼組織中粗大的碳化物充分破碎,消除帶狀組織,以獲得均勻的顯微組織和力學性能。</p><p>　　(2)模具的熱處理工藝分析 模具材料為Crl2MoV，其加工工序路線為：鍛造毛坯一860℃×1.5h+730℃×4h爐冷至500℃以下出爐空冷一

16、銑各面一磨基準面一數(shù)控銑床預加工型腔一鉗工加工各固定孑L、線切割工藝孑L一熱處理(工藝曲線見圖1)(60～62 HRC)一磨削一退磁處理一線切割加工型腔一拋光一檢驗。</p><p>　　經(jīng)該工藝熱處理后，Crl2MoV模具的淬火硬度為55．5 HRC， 回火硬度為60．8 HRC。符合60～62 HRC的設計要求。</p><p><b>　　4失效分析</b>&l

17、t;/p><p>　　由于Crl2MoV 鋼含碳量高且含有質(zhì)量分數(shù)為12% 的Cr, 因此, 鋼中存在大量的粗大碳化物,如果這些碳化物分布不均勻, 不但導致材料的力學性能產(chǎn)生各向異性, 引起熱處理畸變與裂紋, 還會造成材料強度、硬度、耐磨性和韌性的降低, 使模具在使用過程中必然會造成刃部的磨損, 增加磨削修刃的頻率, 導致模具的早期失效。Crl2MoV鋼制模具經(jīng)1030℃油淬和220℃低溫回火后, 仍然存在殘余內(nèi)應力

18、, 磨削過程中還會引起附加應力, 當總的拉應力超過模具的斷裂抗力時, 便會引起磨削裂紋;Crl2MoV鋼經(jīng)1030℃油淬和220℃低溫回火后的殘余奧氏體量可達30%以上,模具在中間磨削修刃時,表面薄層的瞬間溫度可達900～1100℃, 磨削時表面溫度升高可達每秒鐘幾千度, 此溫度保持十分之幾秒鐘后,熱量即被下層金屬帶走,加之冷卻液的冷卻,使表面層的殘余奧氏體發(fā)生馬氏體轉變, 將產(chǎn)生殘余內(nèi)應力,為產(chǎn)生磨削裂紋創(chuàng)造了條件; 殘余奧氏體向馬氏

19、體轉變的過程中還會引起尺寸的膨脹,使凸凹模的間隙發(fā)生變化,也會造成模具的早期失效。</p><p>　　長期的生產(chǎn)實踐和近年來的調(diào)研對Crl2MoV等高碳高鉻合金工具鋼制造的沖模進行失效后的分析, 可歸納為如下幾種情況：</p><p>　　(1)小直徑?jīng)_孔凸模及沖深孔凸模在使用中折斷, 尤其桿部未加粗的沖孔直徑的細長小孔凸模以及蕊料厚的直桿凸模最易縱彎折斷。 </p>&l

20、t;p>　　(2)沖裁外廓小于45°的角部尖角處、小模數(shù)齒型齒頂處，沖件料厚的凸臺與凹口角部等復雜形狀凸、凹模刃口經(jīng)常出現(xiàn)崩刃。</p><p>　　(3)凸、凹模刃口出現(xiàn)嚴重的不均勻磨損及局部過度磨損。刃磨后仍然使沖件局部尺寸超差而沖件毛刺高度普遍超標。</p><p>　　(4)凸模出現(xiàn)徽粗變形,長度縮短甚至卡在凹模洞口或卸料板導板中凹模刃口產(chǎn)生局部壓塌變形,造成局部間

21、隙變化,有時出現(xiàn)卡模,加速沖模磨損,甚至脹裂凹模。</p><p>　　對失效沖模凸、凹模的內(nèi)部金相組織觀察發(fā)現(xiàn),仍有大量碳化物,顆粒粗大且呈片、網(wǎng)帶狀分布于鋼中,存在嚴重的碳化物偏析。與進廠的同鋼種軋材鋼坯相比幾乎無什么區(qū)別。這是鍛造凸、凹模鍛坯時,只求獲得理想的幾何形狀而不注意采用合適的自由鍛工藝打碎鋼中的碳化物偏析及其粗大顆粒,并使其均布于鋼中的結果。用熱處理的辦法要打碎碳化物偏析并均布于鋼中是不可能的。其

22、鍛坯碳化物的不均勻度等級多為5～6級。</p><p>　　據(jù)相關資料調(diào)查顯示：對從德國進口的沖裁模和從瑞士Feintool AG 精沖公司進口的小模數(shù)片齒輪精沖模進行了長期使用觀察及失效后分析。這兩種沖模均采用德國工業(yè)標準高碳高鉻合金工具鋼制造凸、凹模。該材料與國產(chǎn)的Crl2MoV化學成份基本相同。與國內(nèi)用同種模具鋼即Crl2MoV材料制造的同類沖件的沖裁模相比, 盡管沖模制造圖樣是德國的, 但其刃磨壽命僅為德

23、國進口模具的30%～40%,總體壽命不足德國的30%。觀察進口沖模凸、凹模金相組織結構發(fā)現(xiàn),其碳化物均球化為細小的顆粒均布于鋼中,其不均勻度等級在1級以上。請教德國和瑞士沖壓專家,答復是一致采用碳高鉻合金工具鋼凸、凹模鍛坯是由二次電渣重熔精煉的鋼錠,經(jīng)專業(yè)軋鋼鍛造公司,先軋制成鋼材,后用其專利鍛造技術鍛出專業(yè)模具廠需要的坯件。所以, 進口沖模的凸、凹模鍛坯使用精煉的、純度較高的，加上用現(xiàn)代專利自由鍛工藝鍛造,確保鍛坯內(nèi)碳化物顆粒細小并均

24、布于鋼中。國產(chǎn)Crl2MoV鋼未經(jīng)精煉,直接由鋼錠軋成鋼材,供應用戶,鋼中碳化物顆粒粗大。</p><p>　　由以上分析可知，如何減小Crl2MoV鋼中碳化物的大小、提高碳化物的均勻度以及降低殘余奧氏體的數(shù)量,是提高硅鋼片冷沖模質(zhì)量和壽命的關鍵。</p><p><b>　　5工藝措施改進</b></p><p>　　5.1 鍛造工藝改進&l

25、t;/p><p>　　原工藝是下料后直接鍛造出模具的外形尺寸, 未經(jīng)反復鐓粗、拔長, 這樣一次成形的鍛坯的碳化物不均勻度( 碳化物級別) 大于4, 因此Crl2MoV鋼中存在大量的粗大的不均勻碳化物, 這是導致模具早期失效的主要原因之一。為此本文對模具的鍛造工藝進行了改進, 同時考慮到Crl2MoV鋼的導熱性和塑性較低, 高溫變形抗力較高, 鍛造溫度范圍窄, 鍛造性能很差。因此, 始鍛溫度確定為1 030～1 060

26、℃, 終鍛溫度確定為840～880℃,鍛造時應反復鐓粗、拔長多次, 錘擊過程中要把握好始鍛、終鍛時輕擊, 中間過程重擊, 以及各部分變形均勻和溫度均勻的原則。新工藝采用三次加熱, 嚴格進行三向循環(huán)鐓拔, 在最后火次時, 要特別控制鍛造變形量和錘擊力度, 變形量要小, 錘擊要輕。當鍛造溫度降到850℃后, 繼續(xù)進行無變形量輕錘敲擊; 當鍛件溫度降到750℃時, 停止鍛造, 并淬入60℃熱油中, 油溫升至200℃后轉入600℃×2

27、 h 回火。經(jīng)上述處理后, 可使碳化物細化, 分布均勻, 其不均勻度可≤2～3, 同時可減少Crl2MoV鋼的內(nèi)應力和裂紋傾向。</p><p>　　5.2 熱處理工藝改進</p><p>　　熱處理工藝改進適當提高回火溫度,可保證模具在硬度降低不多的情況下獲得較好的韌性,減小模具的內(nèi)應力,均勻熱處理后的顯微組織,獲得所需的力學性能。</p><p>　　(1)增

28、加調(diào)質(zhì)工序為使Crl2MoV鋼中的碳化物細小均勻分布，改善模具的強韌性及使用壽命，除了利用鍛造消除碳化物偏析外，還有必要在粗加工后、精加工前增加一道調(diào)質(zhì)工序，使碳化物的分布達到“小、勻、圓”的要求,具體工藝是：1100℃油淬，使碳化物盡可能溶解到奧氏體中，冷卻后得到馬氏體和殘余奧氏體。然后700～780℃高溫回火，可獲得細粒狀珠光體和細小均勻分布的碳化物。調(diào)質(zhì)處理后，測量其硬度為26～28HRC。通過調(diào)質(zhì)處理，可為后面的最終熱處理作好組

29、織準備，同時也有利于機加工成形。</p><p>　　(2)改善碳化物偏析，減小碳化物顆粒 Cr12MoV鋼組織內(nèi)部共晶碳化物多、顆粒大、偏析嚴重，這些碳化物的存在，除容易造成模具淬火開裂和變形外，還增加了模具使用過程中的脆性，降低了韌性。因此我們用常規(guī)方法對該鋼進行多次墩粗和拔長，將大塊狀碳化物擊碎，并改善了組織內(nèi)部碳化物偏析，為防止由于原材料表面存在的裂紋等缺陷導致鍛造過程出現(xiàn)的裂紋擴展而報廢，鍛造前用機械

30、加工的方法將毛坯表面去除2～3mm，并在鍛造后及時進行球化退火，退火后硬度≤250HBS，球化級別為2～3級。</p><p>　　(3)淬火后采用深冷處理金屬的深冷處理從普通冷處理0～-100℃發(fā)展起來的，它是在-130～-l96 ℃的冷處理，其可以顯著地提高材料的力學性能和金屬模具的使用壽命。普通冷處理主要用作提高工件的硬度，而深冷處理不僅如此，還可以提高鋼的強韌性和耐磨性。原工藝淬火后采用低溫回火, 必然有

31、過多的殘余奧氏體存在, 這是造成模具硬度不高、產(chǎn)生磨削內(nèi)應力、磨削裂紋及引起模具尺寸發(fā)生變化的根本原因。而減少殘余奧氏體的有效方法是深冷處理,由 1 100℃油淬后, 先經(jīng)100℃熱水1h處理, 然后進行-196℃×2h深冷處理,深冷處理后進行520℃×2h高溫回火。將淬火溫度從1030℃提高到1100℃是為了使奧氏體中熔入較多的碳和其它的合金元素, 淬火后可減少組織中的塊狀碳化物; 深冷處理可Crl2MoV鋼中的殘

32、余奧氏體降低到最低程度, 還能促使從淬火形成的馬氏體中析出高度彌散的、和基體保持共格聯(lián)系的超細微碳化物, 顯著提高模具的硬度和尺寸穩(wěn)定性; 在隨后的520℃高溫回火過程中，可使碳化物進一步從馬氏體中彌散析出, 產(chǎn)生二次硬化, 實現(xiàn)碳化物呈顆粒狀均勻分布, 提高模具的強韌性、硬度和耐磨性。</p><p>　　6 提高Cr12mov鋼模具壽命的熱處理工藝分析</p><p>　　Cr12Mo

33、V鋼是目前國內(nèi)廣泛使用的冷作模具鋼之一。該鋼具有淬透性好硬度高且耐磨、熱處理變形小等優(yōu)點, 常用于制作那些承受重負荷、生產(chǎn)批量大、形狀復雜的冷作模具, 如冷沖、壓印、冷鐓、冷擠壓模等。但該鋼的顯著缺點是脆性大,常常導致模具的早期失效。因此, 如何提高其強韌性, 防止模具過早斷裂失效,是該鋼用戶經(jīng)常遇到且需要解決的問題。在生產(chǎn)中，對Cr12MoV鋼一般有兩種不同的熱處理工藝，即一次硬化法淬火和二次硬化法淬火。由于我們對冷作模的熱硬性要求不

34、高，所以采用了一次硬化法淬火。Crl2MoV鋼采用一次硬化法淬火，淬火溫度一般取1030—1050~C。但在實踐中發(fā)現(xiàn)，使用該溫度淬火，模具的使用壽命不太理想。模具失效分析表明,熱處理因素影響最大, 約占50%。本文在已有研究的基礎上,針對熱處理生產(chǎn)中影響Cr12MoV鋼性能的諸因素, 分析評述了提高其模具壽命的熱處理工藝方法和措施。</p><p>　　(1)Cr12MoV 屬于高碳高鉻萊氏體鋼。碳化物含量高,

35、 且常呈帶狀或網(wǎng)狀不均勻分布, 其形狀、大小及分布對鋼的性能影響很大, 尤其大塊狀尖角碳化物對鋼基體的割裂作用較大, 往往成為疲勞斷裂的策源地。經(jīng)過改鍛, 碳化物被擊碎, 偏析狀況得到有效改善, 但其形態(tài)還不理想, 且鍛后硬度也偏高。因此Cr12MoV 鋼鍛后常采用球化退火作為預備熱處理, 以獲得均勻、細小的球形碳化物, 降低硬度, 改善切削加工性能, 同時為后續(xù)淬火做好組織準備。當常規(guī)球化退火工藝效果不理想時, 可采用鍛后調(diào)質(zhì)處理,

36、即鍛后稍作停留, 讓奧氏體回復和開始再結晶,然后立即淬火, 700～750℃回火?；蛟诰庸で霸黾右坏勒{(diào)質(zhì)工序。 </p><p>　　(2)Cr12MoV鋼一般淬火溫度為1 000～1040℃, 而調(diào)質(zhì)的淬火溫度可達1120℃, 高的溫度一方面促進了較小碳化物的完全溶解,另一方面也促進了大塊碳化物尖角的局部溶解;而且,溶入基體的碳化物在隨后高溫回火過程中再度均勻彌

37、散析出,使碳化物的形態(tài)，大小及分布得到改善,有利于提高模具的強韌性。</p><p>　　(3)Crl2MoV鋼經(jīng)-196℃×12h深冷處理后的力學性能數(shù)據(jù)表明：在相同熱處理工藝條件下，經(jīng)深冷處理比未深冷處理的抗斷裂應力，HRC值都有較大提高，特別是沖擊韌性提高0．7倍以上。</p><p>　　Crl2MoV鋼經(jīng)-170℃，保溫時間分別選l～12 h，未深冷與深冷12h的力學性

38、能對比，其中以保持12 h為最佳。</p><p>　　鋼深冷處理后的耐磨性冷沖模具的正常失效形式主要是沖擊磨損失效，故試驗采用沖擊磨損試驗機，測定不同參數(shù)的磨損量，對比深冷處理后的效果，結果表明，深冷試樣的磨損量明顯低于未深冷的試樣，即耐磨性提高，表明：在相同的熱處理和磨損次數(shù)條件下，經(jīng)深冷處理的抗沖擊磨損性能明顯提高。</p><p>　　深冷處理可以促使馬氏體(M)數(shù)量增加，殘余奧氏

39、體晶粒變小。有資料指出，為了使裂紋不易產(chǎn)生，可以采取減小晶粒直徑形成的工藝方法。深冷處理細化了奧氏體晶粒，故而改變了金屬斷裂過程中的能量吸收狀態(tài)，導致鋼的強韌性提高。通過TEM觀察，發(fā)現(xiàn)在原淬火馬氏體晶粒內(nèi)部有直徑為3—6nm的微細碳化物彌散析出，主要分布在馬氏體的孿晶帶上。由于微細碳化物的析出過飽和固溶體(M體)的軸比降低，即減少了馬氏體晶格畸變能，因此有利于提高鋼的韌性。微細碳化物的彌散分布還有利于彌散強化作用。</p>

40、<p>　　深冷處理不僅提高了鋼的強韌性、耐磨性、模具壽命, 而且能穩(wěn)定模具尺寸, 改善加工精度及表面質(zhì)量,挽救一些尺寸超負公差的零件。所以可得出結論①深冷處理可提高Crl2MoV鋼的強度、韌性和耐磨性；②強度的提高是由于點缺陷密度的增加和殘余奧氏體細化的結果；③耐磨性和韌性的提高是由于顆粒為3—6 nm微細碳化物析出的結果。</p><p>　　(4)增加調(diào)質(zhì)處理模具除了要求基體具有足夠高的強韌性

41、外, 還要求表面具有高硬度、耐磨、耐蝕和低的摩擦系數(shù)、抗疲勞性能等。這些性能的改善, 單靠材料的整體熱處理效果有限, 也不經(jīng)濟, 而通過表面處理技術,如表面涂覆、表面改性或復合處理技術,改變模具表面的化學成分、組織結構及應力狀態(tài)等,往往可以收到事半功倍的效果。模具的表面處理方法很多,新的處理技術也不斷涌現(xiàn)但對Cr12MoV鋼模具而言,應用較多的主要有滲氮(N)及多元復合滲、硬化膜沉積技術等。</p><p>　　

42、(1)滲氮及多元復合滲。滲氮由于與模具鋼的淬火工藝有良好的協(xié)調(diào)性, 處理溫度低, 滲后不用激冷,模具變形極小,滲層硬度高、耐磨,抗疲勞,因此應用較早且廣泛。</p><p>　　Cr12MoV鋼1110℃淬火、540℃ 2次回火, 經(jīng)520～540℃滲氮2～6h 后,表面硬度1042HV0.1,心部硬度775HV0.05(62.5HRC);980℃淬火、180℃回火,滲氮2～6h后表面硬度1120HV0.1,心部

43、硬度563HV0.05(53HRC),耐磨性提高45%～67%。</p><p>　　將Cr12MoV鋼的滲氮工藝和淬、回火結合起來的復合強韌化處理可得到細小彌散的B下與M的復相組織,以及少量的Ar,心表力學性能過渡均勻,滲層深度達300μm,使模具壽命大幅度提高。</p><p>　　在滲氮的同時,同時滲入硫(S)和氧(O),模具表面不僅具有高的硬度、耐磨, 減摩及抗咬合能力,而且能加速

44、N的滲入,提高經(jīng)濟效益。Cr12MoV鋼經(jīng)真空1020℃淬火、560℃回火,然后在550℃進行時間為2h的離子O、S、N共滲,滲層厚度為0.16～0.18mm,表面硬度為1000～1200HV。如某日用化工廠用此工藝生產(chǎn)Cr12MoV鋼牙膏管冷擠凸模,平均壽命3.5萬件,是真空淬火回火處理的3.5倍,是離子滲氮處理的2倍。</p><p>　　對Cr12MoV鋼先進行等離子滲氮,然后再采用等離子S、N、C共滲工藝

45、,在其表面形成具有一定硬度梯度的硫化物層+滲氮層的復合表面層,能顯著提高其耐磨性及抗咬合性能,摩擦系數(shù)降低2/ 3。</p><p>　　在滲氮或復合滲表面處理中,加入適量的稀土元素,不僅能提高滲速,而且能優(yōu)化表面滲層的組織結構,改善表面的物理化學性能,強化表面,是延長模具壽命的新途徑。</p><p>　　(2)硬化膜沉積技術。硬化膜沉積技術目前應用較成熟的有CVD、PVD、電火花涂敷等

46、。CVD、PVD由于設備原因成本較高,只在一些精密、長壽命模具上應用;電火花表面涂敷由于方法簡單,效果好,因而實際生產(chǎn)中應用較為廣泛。</p><p>　　采用PVD 技術在模具表面沉積TiN涂層,工藝性能好,原材料易得,無腐蝕和無染,且涂層硬度高,與基體結合牢固,在工業(yè)上得到了一定應用。TiN涂層可顯著提高模具鋼熱處理后在常溫下的耐磨性能、較低沖擊能量沖擊下的抗沖擊磨損性能、減摩性能，抗疲勞失效能力,以及耐高溫

47、(500℃)性能等。</p><p>　　采用離子注入技術在模具表面注入N+、WC等,可以有效地提高模具的硬度、耐磨性及疲勞強度。用滲硼和新型的等離子體浸沒式氮離子注入技術(PSⅢ)對Cr12MoV 鋼進行復合處理,可以在模具表面制備出含有立方氮化硼的表面硬化層, 硬度高達48GPa ,并具有優(yōu)良的摩擦性能。采用高能離子注滲WC技術,在一定深度的表層內(nèi)形成碳化鎢富集的高耐磨層,其耐磨性比硬質(zhì)合金稍差, 但具有很好

48、的硬度、紅硬性及強韌性。該工藝具有不氧化、不變形、表面粗糙度無變化等優(yōu)點,只是設備造價高,限制了工業(yè)應用。</p><p>　　利用電火花表面涂敷對模具表面進行強化,能顯著提高表面的硬度、耐磨性及耐蝕性。電火花強化后可進行磨削加工,不影響強化層的硬度及耐磨性。一般經(jīng)強化后,模具壽命可提高數(shù)倍。Cr12MoV鋼落料及拉伸復合模經(jīng)980℃淬火,400℃回火,硬度為48HRC,通過對模具刃口用WC電極進行電火花強化,涂

49、層硬度達到1100HV以上,模具平均壽命10050件,比1040℃淬火+180℃×2h回火處理提高9倍。</p><p>　　近年來, 隨著工業(yè)用大功率激光器的價格下降及激光應用技術的日趨成熟,模具表面的激光淬火、激光涂敷技術也有了較大發(fā)展。模具采用激光表面淬火后可獲得細馬氏體和彌散分布的碳化物顆粒,清除網(wǎng)狀組織, 并獲得最大硬化層深度以及最大硬度。Cr12MoV鋼凹模采用激光表面淬火,激光硬化層深0.

50、12mm,硬度達到1200HV,壽命由沖壓2萬件提高到10～12萬件,提高4～6 倍。激光涂覆是用激光在模具表面覆蓋一層薄的具有一定性能的涂覆材料,如金屬或合金、化合物及其混合物等,以改善表面性能。激光涂敷技術是目前比較熱門的研究方向,但距離大規(guī)模實際應用還需要做大量的研究工作。</p><p><b>　　總 結</b></p><p>　　Cr12MoV鋼冷沖模

51、失效的根本原因是鋼中存在大量的粗大分布不均勻的碳化物及淬火后殘余奧氏體量過多, 造成模具硬度不高,尺寸穩(wěn)定性低, 磨削時還會發(fā)生殘余奧氏體向馬氏體的轉變, 導致磨削裂紋的產(chǎn)生, 最終發(fā)生早期斷裂失效。改進鍛造工藝及增加調(diào)質(zhì)工序可使C r12M oV 鋼中的碳化物變得細小均勻, 淬火后采用深冷處理可使鋼中的殘余奧氏體量降低到最低程度,在隨后的520℃高溫回火時產(chǎn)生二次硬化,提高了模具的強韌性、硬度、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性,顯著提高了模具的使用

52、壽命。此外，Cr12MoV鋼的原材料碳化物狀況對模具壽命有很大影響。選用碳化物細小、分布均勻的Crl2Mov鋼在不經(jīng)鍛造的情況下，用于制造輕載沖裁模，也能獲得比較滿意的使用壽命。Cr12MoV鋼的淬火溫度也影響著模具的使用壽命。選擇970～990℃淬火、200℃ 回火的熱處理工藝有利于提高其使用壽命。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　

53、[1]張榮清．模具設計與制造（第二版）．北京：高等教育出版，2008</p><p>　　[2]蘇建修．機械制造基礎（第2版）．機械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3]陳劍鶴．模具設計基礎（第2版）．機械工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[4]張華．沖壓工藝與模具設計．清華大學出版社，2009</p><p>　　[5]黃

54、毅宏．模具制造工藝．北京：機械工業(yè)出版社，1989</p><p>　　[6]鄭章耕．工程材料及熱加工基礎．重慶：重慶大學出版社，1997</p><p>　　[7]高佩福．實用模具制造技術．北京：中國輕工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[8]康俊遠．壓工藝與模具設計．北京：北京理工大學出版社，2007</p><p>　　[9]王雅

55、然．金屬工藝學．北京：機械工業(yè)社，1998</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文設計在XX老師的悉心指導和嚴格要求下已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著XX老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設計期間，XX煥娜老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導和一些富于創(chuàng)造性的建議，XX老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度使我深受感動

56、，沒有這樣的幫助和關懷和熏陶，我不會這么順利的完成畢業(yè)設計。在此向XX老師表示深深的感謝和崇高的敬意！</p><p>　　在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機會向在這兩年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認真負責，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。</p><p>