Cr12MoV復合凹凸模早期斷裂的控制

  生產中發現,Cr12MoV復合凹凸模使用中,會出現早期縱向脆斷,模具壽命低,嚴重影響產品質量和正常生產。凹凸模熱處理工藝為:1040℃×1h油冷+180℃×2h回火。模具熱處理后顯微組織為回火馬氏體+殘留奧氏體+碳化物。

  分析認為:凹凸模斷裂早期失效的主要原因是模具中殘留奧氏體含量多,碳化物大小不均且有大塊碳化物及棱角碳化物,使模具強度和靭性明顯下降,疲勞強度低,在交變應力作用下,凹凸模薄弱處(凹模內壁)萌生疲勞裂紋,且迅速擴展并發生早期脆斷。凹模薄壁處出現最大拉應力使模具裂紋迅速擴展至疲勞脆斷,是凹凸模早期失效的外部原因和結構因素。

  為此,相關改進措施是:

  1.選用直徑較小的棒料制作模具

  由于Cr12MoV鋼模具碳化物偏析嚴重,較小棒料軋制畸變量大,碳化物較細小,同時有利于后續改鍛畸變,使碳化物進一步細化。模具經多次鐓拔改鍛后,可使鍛造流線與工件切向拉應力平行,從而提高凹模內壁的疲勞強度。

  2.熱處理工藝

  降低模具淬火溫度,取淬火溫度為980℃,一方面可細化晶粒,另一方面可降低殘留奧氏體含量,提高凹模疲勞強度。回火溫度從180℃改為400℃,可提高模具的強籾性,同時使工件中大部分殘留奧氏體發生轉變,使殘留奧氏體量降低,最后得到具有更高疲勞強度的回火索氏體組織。這樣,模具的疲勞強度遠高于凹模內壁處的最大切向拉應力,防止裂紋萌生。

  3.表面強化工藝

  Cr12MoV鋼經980℃淬火+400℃回火后,模具疲勞強度和韌性提高,但表面硬度和耐磨性能下降,為此可采用電火花表面強化工藝。電火花強化可使凸模刃口部位的硬度顯著提高,達1100HV以上,使模具的耐磨性和使用壽命大大提高。

  采用上述改進工藝后,Cr12MoV鋼凹凸模強度、硬度、耐磨性能和疲勞強度大大提高。工藝模具工作壽命的10倍以上。同時,新工藝降低了生產成本,提高了沖壓生產率,技術經濟效益顯著。