砂模使用寿命 [提高冷冲孔模使用寿命的热处理工艺研究]

　　摘要：通过对冷冲孔模材质选用、淬火、回火工艺的试验，获得强韧性和耐磨性较好的下贝氏体和马氏体混合组织，使其使用寿命由1万次左右提高到可达2.5万次以上，比常规淬火使用寿命提高1倍以上。
　　关键词：提高冷冲孔模使用寿命
　　0 引言
　　大家都知道冷冲模的类型是比较多的，本文所讲的冷冲孔模就是其中的一种，本文介绍的这种具有一个比较突出的特点，当然，指的是造型上的特点，该种冷冲模之所以叫冷冲孔模也是因为具有一个明显的刃口的原因。冷冲孔模在工作时，承受力的部位主要是刃口，其中包括着多方面的冲击力，还有来自两端的弯曲力，再有就是少部分的剪切力，虽然剪切力在是所承受的力之中是很小的部分，但同样是不可忽略的。这是力的方面，还有就是摩擦，在工作的过程中，冷冲孔模肯定会与其他的零件发生强烈的摩擦，所以为了保证冷冲孔模的使用时间，在对其加工时，对硬度和强度要做好处理。本文要介绍的是以9SiCr为材料的冷冲孔模，在制造时也会有失败的现象，主要还是不够强度和硬度，根据经验，经过贝氏体等温淬火，会有比较好的效果。
　　1 对9SiCr材料的分析研究
　　9SiCr化学成分含量见表1
　　9SiCr各特性点：Ac1=770℃ Ac3=870℃ Ar1=730℃ Ms=160℃
　　分析9SiCr中各元素在其中的意义：首先分析的是Si元素，该元素在元素周期表中处于金属元素和非金属元素之间，也就是说是一种半导体的材料，在这个模具中它可以使得整体的耐磨性和抗弯曲能力得到很大程度的提升，而且也能使得强度和硬度更上一层楼。下面说的是Cr元素。其实在这种模具中，这种元素也是一种辅助性的元素，只是占有的成分比较的大而已，它的作用其实是比较小和简单的，只是提高冷冲孔模的淬透性。
　　2 对9SiCr冷冲孔模的试验过程
　　2.1 选用的材料 选用的材料自然是9SiCr冷冲孔模，首先来看一下9SiCr冷冲孔模的构造，如图1。图2介绍的是模具淬火时的曲线，在这个图中便可以看出该模具的特点。有助于工作的正常进行。
　　2.2 对目前最普遍的淬火、回火工艺的分析 目前最普遍的淬火的温度是870℃的时候，对时间也是有一定的规定的，最好是在三刻钟左右；下面说的是回火，其实回火要比淬火容易把握，因为它的时间比较的长，大约是一个半小时，温度是在280℃左右。结束之后的硬度为HRC59-61。而且寿命也大大的提升，提升之后大约可以用一万次左右。
　　2.3 分析等温淬火的相关内容 其实这个内容是非常的简单的，本文中只是分析一条即可，那就是等温淬火加热温度及保温时间的确定，事情总是相对的，有好的一方面也必然有不好的一方面，回到文中，淬火时温度肯定是高的，但相对的，它的冷却能力就不会很高，但是在这个期间必须要使得其从高温到低温的转变，要达到这个效果，就必须在过冷奥氏体上下功夫。只有使得过冷奥氏体稳定性很强，才能实现其从高温到低温的转变。所以综合上面的种种问题，在加工时，我们就可以居中处理，具体的做法如下：淬火是必须的，在淬火时的温度我们要控制到900℃左右，而且这个时间也一定要把握的比较好，保温的时间是三刻钟，长短都可能导致性能变化。
　　3 模具寿命提高的机理
　　3.1 强韧性提高 根据下贝氏体的力学性能特征：下贝氏体中铁素体被一定量的碳所过饱和，而且还有细小碳化物比较均匀地弥散分布，在铁素体中，由于碳的固溶强化作用及碳化物的弥散硬化作用，使它具有较高的强度和硬度，而且还兼有较好的塑性和韧性。一定强度范围内，在同样的强度下，下贝氏体的室温韧性高于回火马氏体。
　　由于先形成的贝氏体分割了原奥氏体晶粒，使得随后形成的马氏体条束变小，因此下贝氏体和马氏体的混合组织的强韧性优于单一马氏体和单一贝氏体。
　　3.2 耐磨性提高 由于等温淬火时，提高了奥氏体化温度，组织中的残余碳化物明显少于常规 “淬火+回火”组织。析出的碳化物极弥散地分布于下贝氏体针中，这些碳化物与基体的结合力转强。而常规“淬火+回火”组织中，存在着较多的大颗粒残余碳化物，在反复的冲击载荷作用下，这些碳化物质点逐渐疲劳剥落，并成为硬的磨粒，加快了随后的磨损速度。
　　4 结论
　　9SiCr冷冲孔模等温淬火工艺为：900℃加热保温，加温时间与常规淬火保温时间相同；等温温度为270℃，等温时间为40分钟；190℃去应力退火。9SiCr冷冲孔模，经该等温淬火工艺热处理后，其力学性能有较大提高，模具使用寿命比常规淬火提高1倍以上。
　　参考文献：
　　[1]徐进，陈再枝等.模具材料应用手册.北京:机械工业出版社，2001.
　　[2]热处理手册编委会.热处理手册.北京:机械工业出版社，1992.
　　[3]技工学校通用教材编审委员会.热处理工艺学.北京，机械工业出版社，1980.
　　[4]戚正风.金属热处理原理.北京，机械工业出版社，1987.

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