提高冷沖孔模使用壽命的熱處理工藝研究

摘要：通過對冷沖孔模材質選用、淬火、回火工藝的試驗，獲得強韌性和耐磨性較好的下貝氏體和馬氏體混合組織，使其使用壽命由1萬次左右提高到可達2.5萬次以上，比常規淬火使用壽命提高1倍以上。

關鍵詞：提高冷沖孔模使用壽命

0 引言

大家都知道冷沖模的類型是比較多的，本文所講的冷沖孔模就是其中的一種，本文介紹的這種具有一個比較突出的特點，當然，指的是造型上的特點，該種冷沖模之所以叫冷沖孔模也是因為具有一個明顯的刃口的原因。冷沖孔模在工作時，承受力的部位主要是刃口，其中包括著多方面的沖擊力，還有來自兩端的彎曲力，再有就是少部分的剪切力，雖然剪切力在是所承受的力之中是很小的部分，但同樣是不可忽略的。這是力的方面，還有就是摩擦，在工作的過程中，冷沖孔模肯定會與其他的零件發生強烈的摩擦，所以為了保證冷沖孔模的使用時間，在對其加工時，對硬度和強度要做好處理。本文要介紹的是以9SiCr為材料的冷沖孔模，在制造時也會有失敗的現象，主要還是不夠強度和硬度，根據經驗，經過貝氏體等溫淬火，會有比較好的效果。

1 對9SiCr材料的分析研究

9SiCr化學成分含量見表1

9SiCr各特性點：Ac1=770℃ Ac3=870℃ Ar1=730℃ Ms=160℃

分析9SiCr中各元素在其中的意義：首先分析的是Si元素，該元素在元素周期表中處于金屬元素和非金屬元素之間，也就是說是一種半導體的材料，在這個模具中它可以使得整體的耐磨性和抗彎曲能力得到很大程度的提升，而且也能使得強度和硬度更上一層樓。下面說的是Cr元素。其實在這種模具中，這種元素也是一種輔助性的元素，只是占有的成分比較的大而已，它的作用其實是比較小和簡單的，只是提高冷沖孔模的淬透性。

2 對9SiCr冷沖孔模的試驗過程

2.1 選用的材料 選用的材料自然是9SiCr冷沖孔模，首先來看一下9SiCr冷沖孔模的構造，如圖1。圖2介紹的是模具淬火時的曲線，在這個圖中便可以看出該模具的特點。有助于工作的正常進行。

2.2 對目前最普遍的淬火、回火工藝的分析 目前最普遍的淬火的溫度是870℃的時候，對時間也是有一定的規定的，最好是在三刻鐘左右；下面說的是回火，其實回火要比淬火容易把握，因為它的時間比較的長，大約是一個半小時，溫度是在280℃左右。結束之后的硬度為HRC59-61。而且壽命也大大的提升，提升之后大約可以用一萬次左右。

2.3 分析等溫淬火的相關內容 其實這個內容是非常的簡單的，本文中只是分析一條即可，那就是等溫淬火加熱溫度及保溫時間的確定，事情總是相對的，有好的一方面也必然有不好的一方面，回到文中，淬火時溫度肯定是高的，但相對的，它的冷卻能力就不會很高，但是在這個期間必須要使得其從高溫到低溫的轉變，要達到這個效果，就必須在過冷奧氏體上下功夫。只有使得過冷奧氏體穩定性很強，才能實現其從高溫到低溫的轉變。所以綜合上面的種種問題，在加工時，我們就可以居中處理，具體的做法如下：淬火是必須的，在淬火時的溫度我們要控制到900℃左右，而且這個時間也一定要把握的比較好，保溫的時間是三刻鐘，長短都可能導致性能變化。

3 模具壽命提高的機理

3.1 強韌性提高 根據下貝氏體的力學性能特征：下貝氏體中鐵素體被一定量的碳所過飽和，而且還有細小碳化物比較均勻地彌散分布，在鐵素體中，由于碳的固溶強化作用及碳化物的彌散硬化作用，使它具有較高的強度和硬度，而且還兼有較好的塑性和韌性。一定強度范圍內，在同樣的強度下，下貝氏體的室溫韌性高于回火馬氏體。

由于先形成的貝氏體分割了原奧氏體晶粒，使得隨后形成的馬氏體條束變小，因此下貝氏體和馬氏體的混合組織的強韌性優于單一馬氏體和單一貝氏體。

3.2 耐磨性提高 由于等溫淬火時，提高了奧氏體化溫度，組織中的殘余碳化物明顯少于常規 “淬火+回火”組織。析出的碳化物極彌散地分布于下貝氏體針中，這些碳化物與基體的結合力轉強。而常規“淬火+回火”組織中，存在著較多的大顆粒殘余碳化物，在反復的沖擊載荷作用下，這些碳化物質點逐漸疲勞剝落，并成為硬的磨粒，加快了隨后的磨損速度。

4 結論

9SiCr冷沖孔模等溫淬火工藝為：900℃加熱保溫，加溫時間與常規淬火保溫時間相同；等溫溫度為270℃，等溫時間為40分鐘；190℃去應力退火。9SiCr冷沖孔模，經該等溫淬火工藝熱處理后，其力學性能有較大提高，模具使用壽命比常規淬火提高1倍以上。

參考文獻：

[1]徐進，陳再枝等.模具材料應用手冊.北京:機械工業出版社，2001.

[2]熱處理手冊編委會.熱處理手冊.北京:機械工業出版社，1992.

[3]技工學校通用教材編審委員會.熱處理工藝學.北京，機械工業出版社，1980.

[4]戚正風.金屬熱處理原理.北京，機械工業出版社，1987.