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Cr12MoV模具鋼應用的主要問題

  近20年來,我國模具工業發展非常迅速,尤其是近幾年,模具需求一直以每年15%左右的速度快速增長。國民經濟的高速發展對模具工業提出了越來越高的要求,也為其發展提供了強大的動力。

  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、高熱穩定性和高抗彎強度,僅次于高速鋼,是沖模、冷鐓模等的重要材料,其消耗量在冷作模具鋼中居首位。

  該鋼雖然強度、硬度高,耐磨性好,但其韌度較差,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。Cr12MoV鋼常用的加工工藝是: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—組裝。

  Cr12MoV鋼碳化物級別應不大于2級。Cr12MoV鋼屬于高碳高鉻鋼,含碳量和含鉻量高,形成了大量的碳化物和高合金度的馬氏體,使鋼具有高硬度和高耐磨性。Cr12MoV鋼中的鉬,增加了鋼的淬透性并且細化晶粒;釩能細化晶粒增加韌度,又能形成高硬度的VC,以進一步增加鋼的耐磨性;鉻又使鋼具有高的淬透性和回火穩定性。

  由于Cr的大量存在,鋼液結晶時析出的大量共晶碳化物(主要是硬度很高的鉻鐵復合碳化物)極為穩定,常規熱處理無法細化,即使經壓延后,在較大規格鋼材中,仍保留明顯的帶狀或網狀碳化物,碳化物分布不均勻,而帶狀或網狀碳化物區是一個脆性區,其塑性、韌度差,不能承受大的沖擊力,裂紋很容易在這里萌生與擴展,往往成為裂紋產生的主要原因。

  較大的碳化物周圍常常有空洞、位錯等缺陷匯聚,在交變負荷的作用下,這些缺陷進一步聚集和擴展,便可萌生疲勞裂紋。碳化物偏析嚴重,在碳和合金元素富集的區域,鋼的熔點降低,易導致模具熱處理時過熱,使碳和合金元素在奧氏體中溶解度減少,降低淬火后的硬度,且導致碳合金元素富集區與貧乏區之間產生大的組織應力,從而增大模具熱處理后的變形量。

  為了碎化、細化共晶碳化物,把粗大的枝晶狀共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均勻性,細化碳化物的粒度,一般地,Cr12MoV使用時都需要進行鍛造和預先熱處理,以減少碳化物的不均勻分布,為后續淬火、回火提供優良的原始組織。

  另外,通過添加微量鋅元素進行變質處理,會加速共晶碳化物熱處理?;膭恿W過程,促進了共晶碳化物的?;?。

  目前,導致Cr12MoV這種高碳、高鉻鋼模具損壞的因素很多,但主要的還是鍛造工藝和熱處理工藝造成的。線切割加工有時也會引起模具開裂。碳化物的不均勻與殘留應力的分布是影響模具使用壽命的決定因素。

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