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Cr12MoV模具的热处理工艺.pdf

1、 热 加 工 工 艺 2 0 0 7 年 第 3 6 卷 第 8 期M a t e r i a l 模 具 ; 热 处 理 工 艺 ; 线 切 割 ; 表 面 质 量中 图 分 类 号 : T G 1 6 2 . 4 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1 0 0 1 - 3 8 1 4 ( 2 0 0 7 ) 0 8 - 0 0 8 5 - 0 2H e a t T r e a t m e n t P r o c e s s o f C r 1 2 M o V M o u l dL I W e i - m i n( D e p a r t m e n t M e c h a n

2、i c a l a n d E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g , T a i z h o u P o l y t e c h n i c a l I n s t i t u t e , T a i z h o u 2 2 5 3 0 0 , C h i n a )A b s t r a c t : A i m e d a t c r a c k s o f C r 1 2 M o V m o u l d a p p e a r i n g i n E D M m a c h i n i n g , a h e a t - t r e a t m

3、 e n t p r o c e s s f o rC r 1 2 M o V m o u l d w a s p u t f o r w a r d . A f t e r t h e h e a t - t r e a t m e n t , t h e C r 1 2 M o V m o u l d w a s m a c h i n e d b y E D M , a n d t h es u r f a c e q u a l i t y o f t h e m o u l d w a s a n a l y z e d . T h e r e s u l t s s h o w t

4、 h a t t h e h e a d - t r e a t m e n t c a n n o t o n l y s a t i s f y t h e m o u l dp e r f o r m a n c e , b u t a l s o c o n s i d e r a b l y d e c r e a s e t h e c r a c k s o f t h e m o u l d i n E D M m a c h i n i n g .K e y w o r d s : C r 1 2 M o V ; m o u l d ; h e a t - t r e a t

5、 m e n t p r o c e s s ; E D M ; s u r f a c e q u a l i t yC r 1 2 M o V 钢 是 广 泛 用 于 模 具 行 业 的 冷 作 模具 钢 , 具 有 高 淬 透 性 、 高 耐 磨 性 和 热 处 理 变 形 小 的特 点 , 截 面 在 3 0 0 4 0 0 m m2以 下 可 完 全 淬 透 , 在3 0 0 4 0 0 时 仍 可 保 持 良 好 的 硬 度 和 耐 磨 性 。 因此 适 用 于 制 造 截 面 大 、 形 状 复 杂 、 经 受 大 冲 击 负 荷的 各 种 模 具 。用 C r 1 2 M o

6、V 钢 制 作 的 模 具 一 般 型 腔 结 构 较复 杂 且 精 度 要 求 较 高 , 不 能 采 用 简 单 的 冷 加 工 工艺 完 成 , 必 须 采 用 线 切 割 方 式 加 工 。 但 长 期 以 来 ,C r 1 2 M o V 模 具 都 存 在 比 较 严 重 的 线 切 割 开 裂 问题 , 导 致 巨 大 的 损 失 。 针 对 这 一 问 题 , 本 文 从 热 处理 工 艺 方 面 着 手 , 提 出 了 一 种 模 具 的 热 处 理 工 艺 ,并 对 线 切 割 加 工 后 的 C r 1 2 M o V 模 具 表 面 层 质 量进 行 分 析 , 为 业

7、 内 人 士 提 供 参 考 。1 热 处 理 工 艺模 具 材 料 为 C r 1 2 M o V , 其 加 工 工 序 路 线 为 :锻 造 毛 坯 !8 6 0 3 . 5 h + 7 3 0 4 h 炉 冷 至 5 0 0 以 下 出 炉 空 冷 !铣 各 面 !磨 基 准 面 !数 控 铣 床 预加 工 型 腔 !钳 工 加 工 各 固 定 孔 、 线 切 割 工 艺 孔 !热 处 理 ( 工 艺 曲 线 见 图 1 ) ( 6 0 6 2 H R C ) !磨 削 !退 磁 处 理 !线 切 割 加 工 型 腔 !抛 光 !检 验 。经 该 工 艺 热 处 理 后 , C r 1

8、 2 M o V 模 具 的 淬 火 硬度 为 5 5 . 5 H R C , 回 火 硬 度 为 6 0 . 8 H R C , 符 合6 0 6 2 H R C 的 设 计 要 求 。2 表 面 层 质 量 分 析实 验 以 经 过 上 述 热 处 理 工 艺 后 的 C r 1 2 M o V 模具 为 研 究 对 象 , 在 D K 7 7 5 0 型 数 控 线 切 割 机 床 上 加工 , 工 作 液 为 D X - 1 。 线 切 割 加 工 后 未 出 现 开 裂 现 象 。2 . 1 表 面 层 化 学 成 分线 切 割 加 工 后 , 试 验 测 得 C r 1 2 M o

9、 V 模 具 表面 熔 化 层 相 对 于 基 体 的 含 碳 量 和 含 钼 量 有 所 增加 。 其 原 因 主 要 是 放 电 时 工 作 液 中 的 油 在 高 温 分解 后 向 模 具 中 渗 碳 , 熔 化 层 含 钼 量 的 增 加 主 要 来收 稿 日 期 : 2 0 0 6 - 1 1 - 1 3作 者 简 介 : 李 卫 民 ( 1 9 7 4 - ) , 男 , 江 苏 泰 州 人 , 讲 师 ;电 话 : 1 3 3 8 2 5 5 3 8 9 7 ; E - m a i l : j s l w m 2 1 c n . c o m 经 验 交 流 温度/3 次 分 级

10、等 温 淬 火 3 次 回 火6 2 08 5 01 1 0 06 0 04 0 02 8 05 2 02空冷图 1 C r 1 2 M o V 模 具 热 处 理 工 艺F i g . 1 H e a t - t r e a t m e n t p r o c e s s o f C r 1 2 M o V m o u l d时 间 / h8 5 热 加 工 工 艺 2 0 0 7 年 第 3 6 卷 第 8 期M a t e r i a l & H e a t T r e a t m e n tM a t e r i a l & H e a t T r e a t m e n t材 料 热

11、 处 理 ( 4 )( 上 接 第 8 1 页 ) 料 、 真 空 科 学 与 技 术 、 气 体 放 电 、 表面 与 界 面 、 物 理 、 化 学 、 机 械 等 领 域 的 知 识 。 渗 金 属设 备 的 研 究 需 要 与 电 极 的 几 何 结 构 设 计 、 放 电 参数 、 渗 金 属 工 艺 要 求 、 制 造 工 艺 技 术 等 相 关 方 面 的问 题 密 切 联 系 , 是 表 面 合 金 化 的 关 键 , 还 必 须 进 行深 入 研 究 , 进 一 步 完 善 和 提 高 。参 考 文 献 : 1 徐 重 , 古 风 英 , 范 本 惠 . 双 层 辉 光 离

12、子 渗 金 属 J . 金 属 热 处 理 学报 , 1 9 8 2 , 3 ( 1 ) : 7 1 - 7 3 . 2 徐 重 . 等 离 子 表 面 冶 金 技 术 的 现 状 与 发 展 J . 中 国 工 程 科 学 ,2 0 0 2 , ( 2 ) : 3 6 - 4 0 . 3 高 原 , 徐 晋 勇 , 徐 重 . 一 种 适 合 于 高 熔 点 金 属 合 金 化 的 新 技 术 J . 中 国 表 面 工 程 , 2 0 0 6 . 3 : 8 1 - 8 8 . 4 高 原 . 空 心 阴 极 放 电 及 其 在 辉 光 离 子 渗 金 属 中 的 应 用 J . 热 加工

13、 工 艺 , 1 9 9 1 , ( 6 ) : 2 0 - 2 3 . 5 徐 重 , 王 从 曾 , 苏 永 安 . 锯 切 工 具 离 子 渗 金 属 技 术 P . 中 国 专 利 :8 7 1 0 4 3 5 8 , 1 9 9 2 - 0 4 - 2 5 . 6 徐 重 , 王 从 曾 , 苏 永 安 . 离 子 渗 钨 钼 手 用 钢 锯 条 的 应 用 研 究 J .金 属 热 处 理 , 1 9 8 8 , ( 3 ) : 2 - 2 5 . 7 李 争 显 , 徐 重 , 周 廉 , 等 . 双 层 辉 光 离 子 渗 金 属 电 极 结 构 的 研 究 J . 真 空 ,

14、 2 0 0 3 , 6 : 3 1 - 3 5 . 8 高 原 . 双 层 辉 光 离 子 渗 金 属 物 理 基 础 的 研 究 J . 热 加 工 工 艺 ,1 9 9 2 , ( 5 ) : 1 0 - 1 2 . 9 刘 小 萍 , 李 忠 厚 . 表 面 沉 淀 硬 化 不 锈 钢 的 研 究 P . 中 国 专 利 :Z L 9 8 1 1 9 0 6 2 , 2 0 0 4 - 0 6 - 2 1 . 1 0 王 从 曾 , 苏 永 安 , 唐 宾 . 离 子 渗 金 属 采 用 钢 锯 条 工 业 化 生 产 设备 及 工 艺 研 究 J . 热 加 工 工 艺 , 1 9

15、9 4 , ( 2 ) : 2 9 - 3 1 . 1 1 池 成 忠 , 高 原 , 徐 重 . 双 层 辉 光 等 离 子 体 渗 金 属 中 的 热 电 偶 测温 J . 太 原 理 工 大 学 学 报 , 2 0 0 2 , ( 7 ) : 4 5 7 - 4 5 9 . 1 2 徐 重 , 张 弘 , 秦 林 , 等 . 脉 冲 辉 光 放 电 等 离 子 冶 金 技 术 P . 中 国 专利 : Z L 9 9 1 0 1 6 7 1 . 8 , 2 0 0 4 .源 于 钼 丝 。 同 时 , 线 切 割 加 工 时 , 在 高 温 下 , 这 些 元 素从 基 体 向 表 面

16、熔 化 层 扩 散 也 导 致 这 样 的 结 果 。2 . 2 表 面 层 组 织 结 构线 切 割 加 工 后 , 模 具 表 面 变 质 层 由 熔 化 层 和热 影 响 层 组 成 , 其 中 熔 化 层 是 极 不 连 续 、 极 不 均 匀的 , 且 不 均 匀 性 和 不 连 续 性 以 及 厚 度 随 脉 冲 能 量的 增 大 而 增 加 。 熔 化 层 是 一 层 具 有 树 枝 状 结 晶 的铸 造 组 织 , 其 晶 粒 极 为 细 小 , 柱 晶 的 排 列 方 向 垂 直于 模 具 表 面 。 通 过 X 射 线 衍 射 仪 对 C r 1 2 M o V 模具 线

17、切 割 加 工 表 面 层 进 行 相 结 构 分 析 可 发 现 ,C r 1 2 M o V 模 具 表 面 由 大 量 的 残 余 奥 氏 体 和 少 量的 马 氏 体 组 成 , 未 能 检 测 到 碳 化 物 的 存 在 , 这 说 明熔 化 层 中 的 碳 化 物 非 常 少 。2 . 3 表 面 层 残 余 应 力图 2 为 C r 1 2 M o V 模 具 钢 线 切 割 加 工 后 的 表面 层 残 余 应 力 分 布 图 , 可 看 出 , 表 面 层 的 残 余 应 力为 拉 应 力 , 其 值 随 深 度 的 增 加 不 断 减 小 , 在 一 定 的深 度 范 围

18、内 , 拉 应 力 变 为 零 或 负 值 , 然 后 再 向 拉 应力 方 向 增 加 并 过 渡 到 基 体 的 应 力 状 态 。3 结 语由 以 上 实 验 结 果 可 看 出 , 线 切 割 加 工 后 ,C r 1 2 M o V 模 具 表 面 的 残 余 拉 应 力 作 用 区 域 很 小 ,只 有 几 十 个 微 米 , 根 本 无 法 使 模 具 整 体 开 裂 , 所以 , 可 认 为 线 切 割 加 工 后 的 C r 1 2 M o V 模 具 表 面的 残 余 拉 应 力 不 是 引 起 模 具 开 裂 的 主 要 原 因 。 导致 C r 1 2 M o V 模

19、具 开 裂 的 真 正 原 因 是 C r 1 2 M o V模 具 在 线 切 割 加 工 前 内 部 存 在 的 残 余 应 力 。 因 此 ,为 保 证 C r 1 2 M o V 模 具 的 性 能 要 求 , 且 又 能 有 效防 止 线 切 割 加 工 的 开 裂 现 象 , 提 高 模 具 的 使 用 寿命 , 可 采 取 以 下 措 施 :( 1 ) 制 定 合 理 的 热 处 理 工 艺 , 在 保 证 性 能 要求 的 前 提 下 , 可 采 用 较 高 温 度 进 行 回 火 并 保 证 回火 充 分 。( 2 ) 合 理 控 制 锻 造 毛 坯 质 量 , 提 高 碳

20、化 物 的破 碎 率 。( 3 ) 热 处 理 前 , 在 模 具 上 预 先 钻 线 切 割 工 艺孔 时 , 应 根 据 模 具 形 状 , 尽 量 将 该 工 艺 孔 加 大 , 使内 应 力 可 以 充 分 释 放 。( 4 ) 在 线 切 割 后 立 即 进 行 补 充 回 火 , 一 方 面 消除 线 切 割 过 程 中 形 成 的 附 加 应 力 , 同 时 也 改 善 线 切割 表 层 的 白 亮 组 织 。 补 充 回 火 温 度 可 低 于 模 具 回 火温 度 2 0 4 0 , 回 火 时 间 一 般 为 3 5 h 。 这 对 防 止线 切 割 模 具 在 存 放 或

21、 使 用 中 开 裂 、 保 持 模 具 此 后 使用 中 尺 寸 的 稳 定 性 和 使 用 寿 命 都 极 有 好 处 。1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 05 04 03 02 01 00- 1 0距 表 面 距 离 / m残余应力/kgf/mm2图 2 C r 1 2 M o V 模 具 线 切 割 加 工 表 面 层残 余 应 力 沿 层 深 的 分 布F i g . 2 D i s t r i b u t i o n o f r e s i d u a l s t r e s s o f C r 1 2 M o V m o u l ds u r f a c e a l o n g w i t h l a y e r d e p t h8 6

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