Cr12MoV鋼是我國(guó)最常用的玲作模具鋼之一，由于其具有硬度高強(qiáng)度大、熱處理時(shí)體積變形小等特點(diǎn)，故多用于高負(fù)荷、高精度高壽命的冷變形模具。目前導(dǎo)致模具損壞的因素很多，但主要的還是鍛造工藝或熱處理工藝不盡合理而造成的。而對(duì)于Cr12MoV這種高碳、高鉻鋼，碳化物的不均勻度及合理的熱處理工藝是影響模具使用壽命的決定因素，這對(duì)于高負(fù)荷的冷擠壓模尤為突出。為此，改善Cr12MoV鋼中碳?；锏姆植?，采用合理的模具熱處理工藝是提高模具使用壽命的關(guān)鍵措施。

1冷擠壓模的工作特點(diǎn)和失效分析

冷擠壓時(shí)，金屬在三向不均勻的壓力下進(jìn)行塑性變形，此模具要承受很大的單位壓力，一般高于1000MPa，同時(shí)金屬在變形過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，使工件和模具的溫度升高，有時(shí)可達(dá)200℃以上；在冷擠壓時(shí)，凹模承受切向拉應(yīng)力，而凸模的受情況因擠壓工藝不同而有所不同，正擠壓時(shí)凸模承受壓應(yīng)力；反擠壓和復(fù)合擠過(guò)程中，凸模先是承受壓應(yīng)力(在偏載時(shí)還存在彎曲應(yīng)力)，在回程中又受到一定的拉應(yīng)力，在擠壓的工藝循環(huán)中，凸模承受拉、壓交變應(yīng)力，此時(shí)拉應(yīng)力約為壓應(yīng)力的30倍。

根據(jù)冷擠壓的工作特點(diǎn)，其凸模常見(jiàn)的失效形式是“劈斷”式破裂和“脫帽”式破裂。“劈斷”式破裂與碳化物分布狀態(tài)有很大關(guān)系；“脫帽"式破裂是在制件從凸模。上脫下時(shí)，由于凸模的工作端承受拉應(yīng)力而使端部折斷。除此之外，還有彎曲、鐓粗變形，擦傷損壞等失效形式。

2冷擠壓凸模的鍛造

冷擠壓凸模采用的是Cr12MoV鋼，屬高碳高鉻型冷作模具鋼，其硬度(1800HV)較滲碳體和M6C型碳化物高，具有很高的耐磨性。但在鑄態(tài)下，鋼中的碳化物星網(wǎng)狀和大塊狀分布，使鋼的強(qiáng)度和韌性很低。從冷擠壓凸模的失效分析中發(fā)現(xiàn)，凸模的失效與碳化物的分布有很大關(guān)系。這種網(wǎng)狀和大塊狀的碳化物無(wú)法通過(guò)熱處理來(lái)改變的，它只有通過(guò)鍛造才能使這些碳化物破碎并沿金屬的變形方向分布。

2.1鍛造工藝

Cr12MoV鋼由于含碳量及合金元素均較高，導(dǎo)熱性差，鍛造溫度較窄，加熱速度不能太快，加熱要均勻，加熱溫度不能過(guò)高；鍛打時(shí)輕重掌握要適度，要保證中心部分的碳化物被擊碎；加熱火次根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可采用前三火為三鐓三拔，最后一火為修整成形；加大最后一次的變形量，總的鍛造比應(yīng)大于6，對(duì)Cr12MoV鋼凸模碳化物級(jí)別應(yīng)不大于2級(jí)。

表1 Cr12MoV鋼的鍛造工藝規(guī)范

2.2操作過(guò)程

鍛造前，錘鉆應(yīng)預(yù)熱至100~200℃，同時(shí)根據(jù)坯料截面尺寸及零件的技術(shù)要求，采用十字鐓拔或三向鐓拔的方式，鐓拔的次數(shù)應(yīng)視碳化物不均勻的級(jí)別和對(duì)鍛件碳化物不均勻級(jí)別的要求而定。操作過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“二輕一重"的鍛造方法，在保證擊碎碳化物同時(shí)防止裂紋產(chǎn)生。

2.3鍛后冷卻

鍛件鍛后應(yīng)立即埋入干燥的石棉灰或干砂中緩冷至100~150℃取出；小鍛件鍛后可在爐內(nèi)保溫后隨爐緩冷至100℃左右出爐空冷。

3冷擠壓凸模的熱處理工藝

3.1球化退火工藝

Cr12MoV鋼冷擠壓凸模采用的是球化退火工藝。其工藝圖1所示。

退火之后其組織為細(xì)粒狀珠光體和碳化物，其硬度在255HBS以下。如果希望進(jìn)一步降低硬度，可以補(bǔ)充一次高溫回火，在760~790℃范圍內(nèi)保溫2~3小時(shí)。

3.2淬火和回火

由冷擠凸模的工作條件和使用性能可知，淬火和回火后應(yīng)具有高的強(qiáng)度和一定的韌性。Cr12MoV鋼采用在1020~1030℃加熱，分級(jí)淬火的方式，再在160~180℃的溫度下進(jìn)行兩次回火，其工藝如圖2。為防止開(kāi)裂，模具表面未冷至室溫即進(jìn)行第一次回火，第一次回火應(yīng)冷至室溫再進(jìn)行第二次回火。

實(shí)驗(yàn)表明Cr12MoV鋼在1020~1030℃淬火后硬度可達(dá)62~65HRC，晶粒度可達(dá)12級(jí)，淬火之后獲得。較高的強(qiáng)度和較好的韌性。實(shí)踐證明采用該工藝后，在保證強(qiáng)度的前提下韌性有所提高，由于熱處理韌性不足引起的折斷率有明顯降低。