一、模具新鋼種——超硬型高速鋼     

　　研究和發(fā)展模具新鋼種，是改善和提高模具鋼的強韌性呀埠，延長模具的使用壽命的重要途徑。我國模具工業(yè)在迅速發(fā)展吴位，我國的材料工作者在借鑒國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合本國資源情況和特點颠请，引進和研制了不少新型模具鋼。經(jīng)過生產(chǎn)上的考核篩選嚣刺，一些性能優(yōu)異誉倦、工藝性能也比較好的鋼種受到模具制造和使用單位的歡迎，使模具的使用壽命達到甚至超過國內(nèi)外同類模具的水平揪孕，如北京鋼鐵學(xué)院與大冶鋼廠研制的無Co超硬高速鋼W12Cr4Mo3V3N(簡稱V3N)的各項性能優(yōu)良肿夜，獲中華人民共和國國家發(fā)明獎，中華人民共和國專利(91102252)梧杯， V3N模具性能比現(xiàn)用普通高速鋼提高2～10倍色查，相當于國際市場現(xiàn)用含 10%Co的高速鋼，已成功地推廣應(yīng)用在工模具生產(chǎn)中撞芍，可使壽命成倍增加综慎。  

　　二、V3N成分及性能特點     

　　W12Cr4Mo3V3N(簡稱V3N)是鎢-鉬系含氮無鈷超硬型高速鋼勤庐，V3N的化學(xué)成分c:1.21%示惊； W: 11.88%； Mo: 2.95%愉镰； Cr4.00%米罚； V:2.87%； N: 0.075%丈探。   

　　新型超硬高速鋼V3N成分設(shè)計特點是：     

　　高C：C對冷作模具鋼的強韌性录择、耐磨性有決定性的影響。含碳量增加碗降，則抗壓強度及耐磨性增加隘竭。因此，抗沖擊及高強韌冷作模具鋼含碳量較高。     

　　高V：V強烈細化晶粒劲吐，強烈提高耐磨性钩厕、紅硬性及二次硬化能力。但含量過多會明顯惡化可鍛性及磨削性拣九。     

　　含N：N可細化晶粒舌恒，又有析出強化的作用，且機械性能及焊接性能都較好含薄。     

　　主要技術(shù)性能：V3N鋼具有硬度高瞒籍、耐磨性好、高的紅硬性和一定的韌性谓牢，在冷作模具鋼上應(yīng)用效果十分顯著奇忆。該鋼與含鈷高速鋼相比，價格低廉且易加工巩烤，通過適當?shù)臒崽幚硐泶Γ傻玫礁哂捕?HRC67～70)、高紅硬性(625℃4小時媳阴，HRC63～65)和高耐磨性奋屠，韌性和抗彎強度均不低于普通型高速鋼，可克服模具刃口塌陷和崩裂等早期損壞窃爷。    

　　三邑蒋、V3N鋼模具的加工工藝     

　　模具熱處理方法和加工工藝的選擇同樣要根據(jù)模具的工作條件、失效方式和對性能的不同要求來確定按厘。應(yīng)不斷改善熱處理設(shè)備医吊，改進熱處理工藝，使材料的強度逮京、韌性得到最佳配合卿堂，并嚴格遵循熱處理工藝，控制加熱溫度懒棉、時間草描、冷卻速度，從而保證模具的使用性能策严。   

　　1穗慕、鍛造     

　　V3N鋼含有大量的一次碳化物和二次碳化物，若保留在淬火組織中妻导，將急劇降低模具所有壽命逛绵。只有通過對原材料改鍛，擊碎碳化物央垢，才能使其呈細小简揍、均勻的形貌分布于鋼基體，提高整體力學(xué)性能。     

　　V3N鋼導(dǎo)熱性差碑裤，鍛坯加熱時應(yīng)充分預(yù)熱您脂，始鍛溫度1170℃，終鍛溫度950℃攀叼，設(shè)備可采用250kg(小件)和400kg空氣錘硫搏，開始采用輕錘快打丐忠，中間用重錘打要嘿，最后慢打輕打，鍛后于石棉粉箱中緩冷取出后即進行退火處理坦推。    

　　2或腔、鍛后退火     

　　可采用等溫退火或普通860℃退火4小時。

　熱處理工藝     

　　V3N鋼在1220～1230℃淬火時擅揖，由于存在未熔碳化物蔚便，硬度偏低，系淬火溫度不足豌蟋；在1260～1270℃淬火時廊散，晶粒明顯過大，系過熱現(xiàn)象梧疲。選擇1230～1240℃淬火加熱溫度既能使碳化物和合金元素充分溶解到奧氏體中去允睹，又能保持較細晶粒(10～10級)。    

　　V3N超硬高速鋼模具部件采用1220～1230℃經(jīng)550℃四次回火幌氮，硬度可控制在HRC64～67缭受，具體可根據(jù)零件尺寸的大小從熱處理工藝上進行調(diào)整，達到硬度和強度較理想的配合该互，V3N超硬型高速鋼淬火后有較多殘余奧氏體米者，據(jù)測定約為25%～30%，必須盡量消除減少宇智，為此進行多次高溫回火使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變蔓搞。進行4次高溫回火后，大部分殘余奧氏體發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變随橘，產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)喂分。V3N鋼二次硬化效應(yīng)溫度比普通高速鋼高30～40℃，這一特性十分寶貴沉沾，表明V3N鋼有更高紅硬性讼狗。    

　　精加工后的深冷處理     

　　經(jīng)深冷處理后，由于殘留奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變以及超細碳化物的析出革辖，模具零件硬度和耐磨性將進一步改善硝闸，耐磨性可提高40%，既縮短回火時間節(jié)省了能量，又明顯提高了模具使用壽命硼挡。    

　　高速鋼模具深冷處理工藝過程為：模具除油污→放入保溫罐中→少量多次注入液氮(196℃)→保溫浸泡2.5h→取出模具迅速放入60～70℃熱水中恤朝。    

　　四、V3N鋼在冷作模具的應(yīng)用與效果     

　　V3N超硬冷作模具壽命均比Cr12MoV版绢、Cr12等常用模具壽命提高3～5倍棕虫，比現(xiàn)用普通高速鋼提高2～10倍，經(jīng)濟效益更為顯著玄冬，V3N鋼制模具性能相當于國際市場現(xiàn)用含10%Co的高速鋼第哲。 

　　某廠硅鋼片沖模原來都是采用CrWMn、Cr12MoV等鉻鋼制作的颜懊，但由于硅鋼等硬面脆财岔，故模具耗損量大，采用V3N鋼制作模具河爹，經(jīng)濟效果明顯匠璧。  

　　五、結(jié)語     

　　V3N超硬高速鋼各項性能優(yōu)良咸这，適合加工沖裁模等冷作模具夷恍，壽命顯著提高。        

　　V3N鋼熱加工工藝較嚴格媳维，1220～1230℃淬火酿雪，550℃4次1小時回火，精加工后再經(jīng)深冷處理可獲得高硬度侨艾、高耐磨性和良好的韌性配合执虹，使用過程中還可定期對凹模進行去應(yīng)力回火以延長壽命。

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