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論文導(dǎo)讀：模具壽命是直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率和成本的重要因素之一。由此可見(jiàn)模具材料與熱處理是影響模具壽命諸因素中的主要因素。因此,對(duì)模具材料和熱處理工藝過(guò)程的要求就更高。模具材料，熱處理對(duì)冷沖模具壽命影響問(wèn)題研究。
關(guān)鍵詞：模具材料，熱處理工藝，模具壽命

　　一、引言
　　模具是一種重要的加工工藝裝備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門(mén)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的品種、形狀、數(shù)量、質(zhì)量等的要求越來(lái)越高,對(duì)模具的需要量相應(yīng)增加,對(duì)模具質(zhì)量的要求也越來(lái)越高；模具性能好壞，壽命高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。
　　模具壽命是直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率和成本的重要因素之一，也是衡量模具制造水平的重要指標(biāo)。目前在我國(guó)的許多企業(yè)中,模具的使用壽命還比較低,僅相當(dāng)于國(guó)外的1/3~1/5。模具壽命低，精度保持性差，必將影響產(chǎn)品質(zhì)量，還會(huì)造成模具鋼和工時(shí)的巨大浪費(fèi)，大大增加產(chǎn)品的成本并降低生產(chǎn)效率，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的竟?fàn)幜�。模具的失效分為偶然失效和工作失效。偶然失效是指模具因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、使用不當(dāng)引起模具過(guò)早破損;工作失效是指模具因正常破損而結(jié)束壽命�？偟氖�效形式主要以表面損傷、塑性變形、斷裂為主。論文參考，模具材料。影響模具壽命的因素是多方面的,其中,熱處理不當(dāng)約占45%,選材不當(dāng)、模具結(jié)構(gòu)不合理約占25%,工藝問(wèn)題約占10%;潤(rùn)滑問(wèn)題、設(shè)備問(wèn)題等因素約占20%，由此可見(jiàn)模具材料與熱處理是影響模具壽命諸因素中的主要因素。
　　二、冷沖模具材料及其熱處理的選擇
　　冷沖模具的使用壽命通常和模具的硬度、強(qiáng)度、耐磨度及抗沖擊韌性有著直接的關(guān)系。因此,對(duì)模具材料和熱處理工藝過(guò)程的要求就更高。對(duì)冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐磨性、高強(qiáng)度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性能、良好的抗擦傷和咬合性能以及良好的工藝性能。
　　（一）低淬透性冷作模具鋼及其熱處理
　　滿足這些性能要求的冷作模具材料有低淬透性冷作模具鋼、低變形冷作模具鋼、高合金工具鋼等，其中碳素工具鋼是使用最多的低淬透性冷作模具鋼，其特點(diǎn)是含碳量高,馬氏體轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)(以下簡(jiǎn)稱Ms點(diǎn))低,臨界冷卻速度快,在快速淬火冷卻時(shí),產(chǎn)生熱應(yīng)力變形,使模具沿主導(dǎo)方向收縮變形,材料的含碳量越高,收縮量越大。這種收縮會(huì)在模具內(nèi)部產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力,必須通過(guò)回火或其他的方法有效地消除內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)然這種變形量的大小要受模具截面尺寸、淬火加熱溫度、淬火冷卻方式和回火溫度等因素的影響。論文參考，模具材料。因此,淬火和回火工藝是影響低淬透性冷作模具壽命的主要因素。
　　因?yàn)樘妓毓ぞ咪撃＞叨酁橹�、小截�?10~50mm)。為減小淬火變形,T10A,T12A一般選擇較低的淬火溫度。當(dāng)采用硝鹽浴或堿浴冷卻時(shí),淬火加熱溫度可選擇810~820℃;如果是水-油冷卻,加熱溫度為760~780℃。對(duì)于T8A鋼,根據(jù)模具截面尺寸的增大適當(dāng)提高淬火溫度以提高模具的淬火后硬度。采用水淬時(shí),對(duì)于截面厚度t小于15mm的制件,加熱溫度應(yīng)選擇800~820℃;截面厚度t在30~50mm時(shí),加熱溫度應(yīng)選擇820~830℃。采用硝鹽浴分級(jí)淬火時(shí),可在以上所述淬火溫度上做適當(dāng)調(diào)整。
　　（二）低變形冷作模具鋼及其熱處理
　　低變形冷作模具鋼是在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素發(fā)展起來(lái)的，CrWMn是其典型鋼種。CrWMn鋼具有高淬透性，淬火時(shí)不需要強(qiáng)烈的冷卻,淬火變形比碳素工具鋼明顯減少。但是，這類(lèi)鋼的變形同樣受到淬火加熱溫度、冷卻方法、回火工藝和模具截面尺寸的影響。該鋼淬火溫度的選擇，由于鎢形式碳化物，所以這種剛在淬火及低溫回火后具有比鉻鋼和9SiCr鋼更多的過(guò)剩碳化物和更高的硬度。當(dāng)采用800℃加熱淬火時(shí)，既能獲得較高的硬度（63HRC）還可以獲得較高的抗彎強(qiáng)度和韌性。如果繼續(xù)提高淬火溫度，硬度上升但沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度會(huì)降低。當(dāng)淬火溫度大于850℃時(shí)，硬度也開(kāi)始下降。因此，為減小變形并獲得高的耐磨性,由這些鋼制造的模具,其淬火加熱溫度不宜過(guò)高。論文參考，模具材料。
　　CrWMn鋼淬火常用的冷卻介質(zhì)是硝鹽浴和礦物油,其中硝鹽浴的使用溫度較高而冷卻能力卻比油大。對(duì)于精度要求高的模具,根據(jù)硬度要求選擇不同的溫度進(jìn)行等溫淬火,等溫時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),等溫后隨硝鹽浴一起緩冷。這樣不僅能顯著減小組織應(yīng)力,還能有效控制變形量。CrWMn鋼等溫淬火后比普通淬火的強(qiáng)韌性高，對(duì)于易產(chǎn)生斷裂的模具可采用等溫淬火。該鋼淬火后于150~160℃回火,可使原來(lái)淬火后膨脹的體積產(chǎn)生收縮�；鼗饻囟壬�高到220~240℃,又開(kāi)始出現(xiàn)尺寸膨脹,在260~320℃回火時(shí),會(huì)出現(xiàn)尺寸膨脹的最大值,而繼續(xù)提高溫度,變形又趨于收縮。當(dāng)CrWMn鋼要獲得大于60HRC的硬度時(shí)，回火溫度應(yīng)不超過(guò)200~220℃。因此,在選擇回火溫度時(shí)應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)、尺寸和硬度要求合理選擇回火溫度。論文參考，模具材料。選擇合理的回火溫度可以最大限度地消除由淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,有效提高模具的壽命。論文參考，模具材料。
　　（三）高合金工具鋼及其熱處理
　　高耐磨微變性冷作模具鋼、高強(qiáng)度高耐磨冷作模具鋼、高強(qiáng)韌性冷作模具鋼主要是高合金工具鋼，用來(lái)制造模具的常用牌號(hào)有Cr12,Cr12MoV,Cr6WV,Cr5MoV和Cr4W2MoV等。這類(lèi)鋼的含碳量高,同時(shí)含有大量的碳化物形成元素,具有高的淬透性、耐磨性和熱硬性。高合金工具鋼由于淬透性高淬火時(shí)不需要快速冷卻,因此產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小。高合金鋼模具淬火溫度的選擇應(yīng)首先考慮控制淬火變形。試驗(yàn)證明:當(dāng)淬火溫度為1030~1040℃時(shí)模具的變形量最小,接近于零。低于這個(gè)溫度淬火,制件發(fā)生脹大變形;高于這個(gè)溫度淬火,制件收縮變形。淬火溫度為1100℃時(shí),收縮量會(huì)急劇增大。為防止模具在高溫下氧化和脫碳,一般應(yīng)在鹽浴爐中加熱。冷卻方法的選擇則根據(jù)模具的具體情況和要求而定。論文參考，模具材料。截面尺寸大的模具可用150~200℃的油來(lái)充當(dāng)淬火冷卻介質(zhì),停留一段時(shí)間出油后空冷;大多數(shù)中、小尺寸的模具可以采用250~300℃的硝鹽浴分級(jí)冷卻;精度要求高、形狀不對(duì)稱的模具可以采用540~600℃的氯化鹽和250~300℃的硝鹽浴2次分級(jí)冷卻;精度要求很高,需要嚴(yán)格控制變形的模具,可以采用2次分級(jí)冷卻,并在硝鹽浴中停留一段時(shí)間后隨硝鹽浴一起緩慢冷卻,這樣可以最大限度地減小內(nèi)應(yīng)力,避免模具開(kāi)裂或產(chǎn)生細(xì)小的裂紋,從而提高模具的使用壽命。高碳高鉻鋼的回火抗力高,回火時(shí)馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變是影響模具尺寸變形的兩個(gè)主要因素。Cr12MV鋼采用低溫淬火和低溫回火時(shí)，可以獲得高度硬度、強(qiáng)度和斷裂韌度；若采用高溫淬火與高溫回火，將獲得良好的熱硬性，其耐磨性、硬度也較高，但抗壓強(qiáng)度和斷裂韌度較低；而采用中溫淬火與中溫回火，可以獲得最好的強(qiáng)韌性配合。在生產(chǎn)中，采用何種淬回火工藝，應(yīng)根據(jù)模具的工作條件來(lái)確定。
　　三、結(jié)論
　　模具材料是模具制造業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)，其品種、規(guī)格、質(zhì)量對(duì)模具的性能、使用壽命起著決定性作用。模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過(guò)程。它對(duì)模具的壽命有著直接的影響。當(dāng)熱處理工藝不當(dāng)時(shí)，熱處理造成的組織結(jié)構(gòu)不合理、晶粒度超標(biāo)等會(huì)導(dǎo)致主要性能如模具的韌性、冷熱疲勞性能、抗磨損性能等下降，從而影響模具的工作壽命。因此，對(duì)于不同的冷沖模具應(yīng)該選擇不同的模具材料以及相應(yīng)的熱處理工藝。

參考文獻(xiàn)：
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