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1　沖裁模模具鋼組織的強(qiáng)化機(jī)理

    在沖裁板件時(shí)，由于單位負(fù)荷較大（≥200MPa）、被沖裁材料的應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜，在分離過程中模具切削刃的發(fā)熱溫度較高（200℃），故沖裁模的耐用度在大多數(shù)情況不能滿足板料沖壓生產(chǎn)的要求。

    為提高沖裁模的耐用度，研制了三種新型模具鋼。它是通過提高模具鋼內(nèi)的碳化物相數(shù)量和改變其類型，達(dá)到最大提高沖裁模耐用度的。但是，因提高了碳化物的不均勻性，這時(shí)模具鋼的機(jī)械性能可能變壞，因此，必須在模具鋼內(nèi)同時(shí)添加某些活性元素，例如，釩和鉬可改善組織內(nèi)各元素的分布，并且可提高模具鋼的物理機(jī)械性能和使用性能。鉬可部分替換碳化物內(nèi)的鉻原子，而釩可減小合金滲碳體的總量，從而可促使顯著減小模具鋼微體積內(nèi)的化學(xué)成分和碳化物的不均勻性。

    形成的碳化物M7C3與顯著數(shù)量的鉻（達(dá)8％～9％）有關(guān)系，從而常降低合金化的效果。為排除這種現(xiàn)象，在鋼內(nèi)必須添加0.4％～0.8％Ti，從而可減小α固溶體內(nèi)的含碳量，提高馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)的溫度，并可促使減少組織內(nèi)的殘余奧氏體數(shù)量（達(dá)7％～10％）。此外,減小含碳量可促使獲得韌性較好的母體，并可導(dǎo)致提高應(yīng)力源內(nèi)的松弛程度，這對模具鋼工作過程甚為重要。

    在用形成碳化物的活性元素（Mo，V，Ti等）合理的合金化基礎(chǔ)上，研制了有效的組織強(qiáng)化機(jī)理。它可保證改善模具鋼的綜合性能，部分減小鋼內(nèi)碳化物成因的化學(xué)成分不均勻性，并可排除或難于使鉻原子從固溶體內(nèi)轉(zhuǎn)移到碳化物中。

    上述元素的難熔碳化物在淬火溫度t淬＝1040～1080℃時(shí)未溶解，可保證奧氏體保持較細(xì)晶粒，從而有較高的抗脆性破壞水平和抗彎強(qiáng)度水平。此外，在r→α轉(zhuǎn)變時(shí)增加最分散的MC類型碳化物的體積份額，可提高馬氏體形核中心的數(shù)量，從而同樣促使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度M始、M終的提高和晶粒的細(xì)化，并使模具在使用時(shí)其切削刃的金屬難于流動(dòng)，從而提高模具的耐磨性。

    馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度M始和終了溫度M終與模具鋼成分和淬火溫度的變化曲線

    2　沖裁模模具鋼的化學(xué)成分

    已確定,在含6％～12％Cr的模具鋼內(nèi),活性元素特別是Ti(達(dá)0.7%)，與Mn、Cr和Mo最佳結(jié)合，可促使形成較高質(zhì)量的組織相，并可提高模具鋼的強(qiáng)度（σb≥3400MPa～3600MPa），耐磨性和耐熱性(t≥450～500℃)。含0。2%～0。9%鉬，可抑制分散的脆性顆粒沿馬氏體晶界析出，并可明顯提高模具鋼在淬火和回火后的沖擊韌性。釩與鈦可細(xì)化晶粒提高模具鋼的耐磨性。釩與鉬、硅可保證模具鋼各種性能的滿意結(jié)合，而在添加鈦時(shí)可提高它們對耐磨性影響的效果。

    用形成碳化物的活性元素合金化的高鉻對淬火時(shí)過熱的敏感性較小，保證細(xì)晶粒的淬水溫度區(qū)域被顯著擴(kuò)大，從而可建立碳化鉻和其它元素在奧氏體內(nèi)較大溶解的條件。

    統(tǒng)計(jì)處理鉻的分布數(shù)據(jù)表明，添加鈦可促使擴(kuò)大鉻在固溶體內(nèi)的濃度區(qū)間，并使其右移，從而證明用形成碳化物過程中獲自由的鉻，可提高模具鋼金屬母體的合金度。

    淬火后鉻的分布區(qū)間 1.Crl2MoV鋼 2.Cr5V3SiTi鋼 3.Cr12MOSiMi鋼 4.Cr3MnVTi鋼 n.Cr的分布頻率 在上述研究的基礎(chǔ)上,研制出三種沖裁模模具鋼的合理化學(xué)成分，列于表1。

    表1 沖裁模模具鋼的化學(xué)成分 　鋼 化學(xué)元素含量(%)
   

鋼

化學(xué)元素含量(%)

C

Mn

Si

Cr

Mo

V

Ti

Cr3MnVTi

1.15∽1.25

1.0∽1.2

0.45∽0.52

2.8∽3.4

0.2∽0.3

1.0∽1.2

0.55∽0.08

Cr5V3SiTi

1.75∽1.85

≥0.8

0.9∽1.2

4.6∽5.4

0.2∽0.4

2.3∽3.2

0.4∽0.7

Cr12MoSiTi

1.75∽1.85

0.3∽0.6

0.7∽1.0

441∽2.5

0.65∽0.95

0.3∽0.5

0.4∽0.7

    3　新型模具鋼的機(jī)械性能 　

    已確定，在含鉻量3％以上的模具內(nèi)，形成碳化物較活性的元素與錳、鉻和鉬最佳結(jié)合，可提高模具鋼在熱處理后的強(qiáng)度和耐磨性，見表2。

    表2 熱處理最佳規(guī)范和模具鋼的機(jī)械性能 
   

鋼 　

溫度(^oC)

硬度(HRC)

抗彎強(qiáng)度
極限(MPa)

沖擊韌性
(MJ/m3)

淬火

回火

Crl2MoV

1000_~1020

200_~220

61_~62

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