模具鋼材價格明細表，Cr12模具鋼冷沖模鍛造技術

　　一.概述

　　模具鋼材價格明細表，Cr12鋼是一種典型的冷加工模具鋼，廣泛應用于冷沖壓模具、拉延模具、螺旋軋制模具等。

　　風機轉子硅鋼片模具為Cr12鋼。模具主要由安裝在600kN沖床上的凸模和凹模組成，在吊扇的轉子片上沖壓出材質為D21、厚度為0.5mm的硅鋼片。

　　模具設計硬度為58 ~ 62 HRC，實測硬度為60 ~ 62 HRC，滿足設計要求。正常情況下，模具可以沖壓20萬件以上。然而，模具在機器上使用不到9000次，模具就被模槽邊緣的沖頭帶出。從機器上下來后，模具被削尖了。當模具再次放在機器上時，模塊繼續產生，模具外緣出現裂紋。在連續沖壓過程中，裂紋迅速擴展，模具失效，使用不到2萬次就無法使用。

　　二.模具熱處理和鍛造生產工藝

　　1.熱處理工藝

　　退火時，加熱至850 ~ 870℃4小時，隨爐冷卻至730 ~ 740℃，保溫4 ~ 5小時，隨爐冷卻至500℃，出爐空冷。淬火至980℃，油淬，180℃回火3小時。

　　2.鍛造過程

　　鍛坯由φ120mm軋制材料在500kg氣錘上制成，初鍛溫度為1050℃，終鍛溫度為820℃。

　　鍛造生產采用軸向鐓拔法，即沿鋼材軸向不改變方向往復鐓拔。

　　三.裂紋產生的機理分析

　　從裂紋的前、中、末端取樣進行金相顯微分析，發現材料顯微組織不理想，厚度不均勻的碳化物呈帶狀。正是這種帶狀碳化物影響了材料的機械性能。首先，帶狀碳化物區是一個強度低、塑性和韌性差的脆性區，不能承受較大的沖擊力，在此處容易產生裂紋。其次，裂紋一旦出現，很容易沿帶狀碳化物帶擴展，因為該帶脆性大，容易產生應力集中，所以該帶狀碳化物帶是裂紋擴展的根源。這種裂紋的擴展是周期性的。當產生的裂紋表面因滑移而變成疲勞裂紋時，裂紋前端會再次變尖，并在下一次加載時繼續擴展。這樣，持續的加載和裂紋擴展最終會導致模具報廢。產生這種帶狀碳化物的原因是Cr12鋼屬于高碳含量的萊氏體鋼，鋼中含有大量的合金碳化物。在鋼廠軋制后，碳化物呈帶狀，軋制型材直徑越大，碳化物越粗，帶狀分布越嚴重。顯然，在模具制造過程中，鍛造工藝對帶狀組織的改善起著決定性的作用。但熱處理淬火采用一步硬化法(即低溫淬火加低溫回火)。在淬火加熱溫度下，大量碳化物不能溶解在奧氏體中，基本保留了鍛造后的分布特征。因此，熱處理工藝不能消除帶狀組織。

　　鍛造工藝分析表明，鍛造設備噸位不夠，鍛造方法不合理。直徑為φ120mm的毛坯，用500kg空氣錘很難鍛造，因為Cr12鋼含有大量的合金元素，變形溫度高，抗變形能力大，一般需要用相當于結構鋼噸位兩倍的鍛錘進行鍛造。如果鍛錘噸位過小，沖擊力不夠，變形只能發生在表面，無法壓碎中心部位的碳化物。鍛造方法采用軸向鐓拔法。這種鐓拔方法的主要缺點是端部容易開裂。反復鐓粗時，端面與砧面接觸時間長，溫度下降快，鍛件長時容易開裂(如果此時產生的裂紋沒有發現，可能成為后期模具開裂的裂紋源)。但中心金屬變形小，中心結構改善不多。因此，中心組織中的碳化物在鍛造過程中不能重新分布并保留下來。

　　四.鍛造工藝優化

　　1.選擇合適的毛坯直徑和鍛錘噸位

　　坯料直徑越大，由于軋制過程中變形越小，碳化物偏析越嚴重，碳化物顆粒越粗。因此，將原來的φ120mm鋼坯改為φ80mm鋼坯，使原來的碳化物分布更加均勻。

　　原來用的空氣錘噸位太小，會限制對表面的變形，防止內部碳化物破碎。所以空氣錘的噸位要適當加大，可以用750公斤的空氣錘來代替，這樣才能鍛透并擊碎中心碳化物。

　　2.采用多向鐓拔法

　　多向鐓拔法是獲得高質量模具毛坯的較好鍛造方法。鍛造變形均勻，易鍛透，組織能得到全面改善，使碳化物能細化均勻分布，完全消除軋制時形成的帶狀組織。

　　3.適當提高鍛造比

　　適當提高鍛造比可以降低碳化物不均勻程度。應采用多向鐓拔法，總鐓拔次數為6 ~ 8次?？傚懺毂炔恍∮?5。

　　4.避免鍛造裂紋

　　鍛造時不宜過重，以免鍛造變形時產生鍛造裂紋，形成裂紋源。經常倒角，避免溫差和附加應力引起的角裂。此外，鍛造時應仔細觀察。如果發現裂紋，應及時清除，消除裂紋源。