通常模具用鋼都采用合金工具鋼贿条、碳素工具鋼和高速工具鋼董容，其淬火后的組織主要是孿晶的亞結(jié)構(gòu)灸室，有顯微裂紋的高碳針狀谋监、片狀馬氏體厚累。由于含碳量較高，碳化物形成元素較多本鸣，鋼中不可避免的會存在網(wǎng)狀疫衩、帶狀和鏈狀碳化物，往往造成模具在使用中脆性斷裂荣德。由于低碳馬氏體亞結(jié)構(gòu)是位錯闷煤，具有較高的強度(硬度為45HRC～50HRC，屈服強度為1000MPa～1300MPa)涮瞻、良好的塑性(δ5≥10%曹傀，ψ≥40%)和韌性(AKV≥59J)以及良好的冷加工性辐脖、可焊性和熱處理畸變小等優(yōu)點。因此皆愉，如何使模具鋼的淬火組織中得到更多的、甚至全部低碳馬氏體艇抠，是提高模具強韌性幕庐、延長模具使用壽命的關(guān)鍵。目前發(fā)展方向是低碳結(jié)構(gòu)鋼的淬火組織希望得到全部板條馬氏體家淤，以保證高的強韌性异剥；對高碳鋼傾向于降低碳含量或盡量降低淬火溫度來減少孿晶馬氏體數(shù)量，以保證材料的韌性总恐；對中碳合金鋼則傾向于采用高溫淬火倚衡，得到較多或全部低碳馬氏體組織，來提高斷裂韌性坐默。  

　　低碳馬氏體在塑料模具中的應(yīng)用 

　　1．低碳馬氏體滲碳型塑料模具鋼 

　　低碳鋼神灵、低碳合金鋼模具在成形后進行滲碳、淬火和低溫回火蚜玲，使模具表面得到高碳細(xì)針狀回火馬氏體+顆粒狀碳化物+少量殘留奧氏體浓先，心部組織主要為低碳馬氏體。從而保證了模具表面具有高硬度(58HRC～62HRC)结憾、高耐磨性矢老，而心部具有較高的強韌性(30HRC～45HRC)，用于制造各種要求耐磨性良好遗赘、形狀復(fù)雜斋葱、承受載荷較高的塑料成形模具。 

　　2.超低碳冷擠壓成型塑料模具鋼    

　　國外廣泛應(yīng)用超低碳鋼冷擠壓成型工藝方法制造塑料模具疾词。由于需要冷擠壓成型溃蛙，除碳含量較低外，經(jīng)軟化退火后宵蕉，硬度較低(≤160HBS酝静，擠壓復(fù)雜型腔時≤130HBS)，特別適合于冷塑性變形羡玛。這類鋼在冷擠壓成型后進行滲碳别智、淬火、回火稼稿。因此具有生產(chǎn)效率高薄榛、制造周期短、模具精度高等優(yōu)點让歼。典型的鋼種有美國P系列低碳模具鋼敞恋、德國X6CrMo4鋼(≤0.07%C丽啡，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)和國產(chǎn)LJ-08Cr3NiMoV鋼(≤0.08%C)硬猫。 

　　3．低碳馬氏體鋼(≤0.25%C)強韌性型塑料模具鋼 

　　低碳馬氏體鋼包括低碳碳素鋼和低碳合金鋼經(jīng)低碳馬氏體強烈淬火處理后补箍，得到強韌性較高的低碳馬氏體組織，代替中碳鋼調(diào)質(zhì)處理或低碳鋼滲碳啸蜜、滲氮處理橙缔，適用制造各種塑料模具，可顯著縮短模具制造周期部竟，降低制造成本元渺，提高使用壽命，在塑料模具熱處理中廣泛應(yīng)用庵无。

　　4．低碳馬氏體時效硬化型塑料模具鋼 

　　(1)低碳馬氏體時效硬化鋼　 

　　該鋼具有較高的屈強比勉溉，良好的切削加工和焊接性能和熱處理工藝簡單等優(yōu)點。典型鋼種是超低碳18Ni鋼系列(≤0.03%C)娩戳，由于18Ni鋼價格昂貴肯锻，在國內(nèi)很少使用。近年來開發(fā)的06Ni6CrMoVTiAl(簡稱06鋼宅蜒，≤0.06%C)蒙拜，屬低鎳、低碳馬氏體時效硬化鋼捍农。該鋼經(jīng)800℃～880℃加熱误撤，水或油冷卻固溶處理，(500～540)℃×(4～8)h時效處理后的組織為低碳馬氏體+析出強化相Ni3Al壹店、Ni3Ti猜丹、TiC和TiＮ，硬度為42HRC～45HRC硅卢，屈服強度1100MPa～1400MPa射窒。06鋼通常用來制作的收錄機磁帶盒模具，其平均壽命>110萬件将塑，是一種有發(fā)展前途的鋼種脉顿。 

　　(2)國產(chǎn)低碳馬氏體析出(沉淀)硬化鋼　 

　　典型鋼種為25CrNi3MoAl和10Ni3MnCuAl(簡稱PMS)，適用于制作對變形率要求<0.05%点寥，鏡面要求或表面要求光刻花紋工藝的精密鏡面塑料模具艾疟。其中25CrNi3MoAl鋼經(jīng)830℃固溶處理后，硬度可達50HRC敢辩，540℃×4h時效處理后蔽莱，硬度為39HRC～42HRC；PMS鋼經(jīng)870℃×1h固溶處理戚长，510℃×4h時效處理后金相組織為低碳馬氏體基體上彌散分布大量細(xì)小金屬間化合物盗冷，其硬度為40HRC～43HRC怠苔，抗拉強度為1000MPa～1300MPa。 

　　5．低碳馬氏體耐蝕型塑料模具鋼 

　　(1)低碳馬氏體不銹鋼　 

　　主要鋼種為2Cr13鋼(0.16%～0.25%C)和1Cr17Ni2鋼(0.11%～0.17%C)台凰，適用于制造在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具义黑，透明塑料制品模具。 

　　(2)低碳馬氏體析出(沉淀)硬化型不銹鋼　 

　　典型鋼種為國產(chǎn)07Cr16Ni4Cu3Nb鋼(≤0.07%C仔约，簡稱CR)甫页，該鋼經(jīng)1050℃淬火后獲得單一的低碳馬氏體組織，硬度為32HRC～35HRC淫韧，可以直接進行切削加工；經(jīng)460℃～480℃時效處理后韩宦，硬度為42HRC～44HRC嘿帆，良好的力學(xué)性能和抗蝕性。例如聚三氟氯乙烯閥門蓋模具计胶，原采用45鋼鍍鉻處理模具泞氯，使用壽命為1000～4000件，后改用低碳馬氏體PCR鋼陕射，壽命可達10000～20000件薄塘。 

　　低碳馬氏體在冷作模具中的應(yīng)用 

　　1．低碳鋼冷作模具的低碳馬氏體強烈淬火 

　　一些國家已在冷作模具鋼標(biāo)準(zhǔn)中列入了低碳馬氏體鋼(≤0.25%C)，例如在ISO4957.1999《冷作合金工具鋼》中有下列鋼種：5CrMo4鋼(≤0.07%C)棺克、7CrMoNi2鋼(≤0.10%C)悠垛、20Cr13鋼(0.16%～0.25%C)；德國工具鋼種：21MnCr5鋼(0.16%～0.24%C)娜谊、X6CrMo4鋼(≤0.07%C)确买、15NiCr18鋼(0.10%～0.17%C)。 

　　國內(nèi)也有不少應(yīng)用低碳馬氏體鋼強烈淬火工藝制造冷作模具的實例纱皆。 

　　(1)20鋼鋸齒鎖緊墊圈沖耐逯海　該冷沖模用于沖壓65Mn鋼帶(179HBS～217HBS)。原采用T10鋼(48HRC～50HRC)派草，使用壽命<1500次搀缠；后采用Cr12MoV鋼(48HRC～50HRC)，使用壽命3000次近迁；而采用20鋼(46HRC～48HRC)艺普，使用壽命高達3～4萬次，其處理工藝為：(910±10)℃加熱钳踊，10%NACL鹽水冷卻衷敌，不回火直接使用，而且成本低廉拓瞪。 

　　(2)Q235鋼剪板機刀片螺栓鍛件胎模沖頭　曾選用GCr15移履、9SiCr诫痹、T8及45鋼，由于工件有咬模权扭、粘恼瘢現(xiàn)象發(fā)生，鍛坯很難從模具中沖出某澡，致使沖頭產(chǎn)生塑性變形叼榄、彎曲和斷裂，壽命較短份览，每10件沖頭約沖螺栓800～1200件硼货；而采用Q235鋼做沖頭材料，經(jīng)950℃×5min鹽爐加熱晃纹，10%NACL鹽水冷卻淬火后不回火直接使用钢怪，硬度為36HRC～40HRC，每10件沖頭能沖螺栓2000件以上褂宙，而且失效形式為塑性變形鲁修，消除了沖頭使用中碎裂現(xiàn)象，保證了操作者的人身安全初家。 

　　(3)20CrMnTi鋼壓制鋁套冷擠壓馁司剑　D16、D20型壓制鋼絲繩鋁套冷擠壓牧镌冢　原采用CrWMn鋼淬火回火后陌知，硬度為45HRC～50HRC，盡管硬度要求在冷擠壓模中較低炕泳，但是由于CrWMn鋼碳化物不均勻性比較嚴(yán)重纵诞，很難避免網(wǎng)狀、帶狀碳化物培遵，因此造成崩刃浙芙、開裂而早期失效，使用壽命僅為1000多件籽腕，有的僅幾百件甚至幾十件嗡呼。選用20CrMnTi鋼制作D16、D20鋁套冷擠壓模皇耗，經(jīng)950℃加熱鹽水淬火后南窗，不回火直接使用，模具硬度為46HRC～48HRC碘云，壓制鋁套2000多件谨跌，仍在繼續(xù)使用。 

　　(4)20Cr鋼冷作模具　該鋼經(jīng)滲碳淬火表面強化處理后，可使模具表面獲得細(xì)針狀回火馬氏體吊烫，硬度為58HRC～62HRC言酪；心部獲得低碳馬氏體組織，硬度35HRC～40HRC谍钝，基體強韌性高败饵，可滿足冷作模具高硬度、高強度椭徙、高韌性的使用性能要求熊过。例如，汽車軟管鋅合金接頭八角模沖頭征乳，硬度要求58HRC～62HRC胖真。原采用Cr12MoV鋼制造的八角模的壽命很短，往往不到2000件就斷裂律姨；把沖頭材料換成20Cr鋼并經(jīng)滲碳處理后蹭劈，滲層深1.0mm～1.2mm，硬度為60HRC～62HRC线召，使用壽命提高到3萬件。 

　　2．中碳合金鋼冷作模具的低碳馬氏體高溫淬火 

　　對于中碳合金鋼冷作模具多矮，可以通過提高奧氏體化溫度缓淹，使奧氏體晶粒更加均勻細(xì)化，碳含量趨于減少塔逃，Ms點升高讯壶，從而獲得更多的低碳馬氏體組織，提高模具的強韌性湾盗，有利于延長冷作模具的使用壽命伏蚊。 

　　(1)5CrMnMo鋼冷鐓機螺母冷鐓模的高溫淬火　將5CrMnMo鋼的淬火溫度提高到900℃～950℃，可得到幾乎是單一的低碳馬氏體組織格粪。例如躏吊，用5CrMnMo鋼制作的Z41.24型多工位冷鐓機螺母冷鐓模，經(jīng)900℃～930℃加熱帐萎，180℃分級淬火比伏，200℃×2次低溫回火處理后，使用壽命比Cr12MoV鋼的提高2.6倍辐逝，可完全取代T10A吸畸、9CrSi、Cr12MoV鋼制造較大截面的冷鐓模黄惭。 

　　(2)60Si2MnA鋼冷鐓螺帽4序沖模的高溫淬火　60Si2MnA鋼在高溫淬火后翁脓，組織中板條馬氏體數(shù)量增多，甚至可以獲得全部板條馬氏體組織，有較高的斷裂韌度漫北、沖擊韌度和優(yōu)良的耐磨性迂唤。60Si2MnA鋼制冷鐓螺帽4序沖模，經(jīng)920℃～950℃淬火后淹误，使用壽命比正常溫度淬火的模具提高了2倍左右窜货。 

　　(3)5CrW2Si鋼冷剪切模的高溫淬火　5CrW2Si鋼冷剪切模，經(jīng)950℃淬火和250℃回火后湘发，得到板條馬氏體加少量均勻細(xì)化的碳化物和分布在板條馬氏體邊界的細(xì)小殘留奧氏體的組織末雪，可顯著提高冷剪切模剪刃的強度和韌性，壽命提高1.5～5倍宰僧。 

　　3．高碳鋼冷作模具的低碳馬氏體低溫淬火 

　　高碳鋼冷作模具淬火溫度愈低材彪，奧氏體固溶碳含量也愈低，Ms溫度愈高琴儿，低碳馬氏體數(shù)量愈多段化。因此模具具有較高的耐磨性和強韌性，變形和開裂的幾率很小造成。 

　　(1)T10A鋼冷鐓模低溫短時加熱淬火　T10A鋼冷鐓模(光沖)显熏，按原工藝(780℃×20min鹽浴加熱淬火)處理時獲得孿晶馬氏體組織，存在顯微裂紋晒屎，在沖擊載荷作用下喘蟆，由于韌性差，常產(chǎn)生崩刃」穆常現(xiàn)采用750℃×14min鹽浴加熱淬火蕴轨，200℃回火處理后，可以得到細(xì)小的片狀馬氏體和50%(體積分?jǐn)?shù))以上的低碳馬氏體骇吭，減少了顯微裂紋橙弱，在保證高硬度的同時，具有較高韌性咱取，從而提高使用壽命近一倍傻椿。 

　　(2)CrWMn鋼制小型模具的低溫淬火　一般用CrWMn鋼制造生產(chǎn)手表用的小型凸模，經(jīng)常規(guī)熱處理后模具的使用壽命為1000～10000次披痕，破損形式多為局部崩刃或整個頭部斷裂萤野。CrWMn鋼制小型凸模的低碳馬氏體強韌化處理工藝為：700℃×10min預(yù)熱，.790℃×(3～4)min鹽浴爐加熱诞只，在180℃石臘中等溫15min后杜诲，空冷，硬度為59HRC～61HRC包惹；200℃×2h回火后茵软，硬度為58HRC～60HRC，模具的刃磨壽命可達1～2萬次，總壽命可達10～20萬次枷瀑。且在使用中不易發(fā)生崩刃及斷裂現(xiàn)象民氏，顯示出有極高的斷裂抗力。 

　　(3)7Cr7Mo3V2Si(ＬD)鋼冷擠壓凸模的低溫淬火〕Ｊ唷ＬD鋼冷擠壓凸模久规，按常規(guī)工藝1100℃～1150℃加熱淬火處理后，使用壽命僅3000～4000次旗扑。改用1050℃×25min鹽浴加熱油冷和200℃×2.5h回火后蹦骑，獲得板條馬氏體+彌散碳化物組織，硬度為60HRC～61HRC臀防，使用壽命提高到2萬次眠菇。 

　　低碳馬氏體在熱作模具中的應(yīng)用 

　　熱作模具鋼經(jīng)高溫加熱可使鋼中的合金碳化物大量溶入奧氏體中，提高了基體的熱強性和熱穩(wěn)定性袱衷，同時捎废，相應(yīng)地提高回火溫度，可使組織中板條馬氏體的份額有大幅度增加致燥，斷裂韌度和小能量多沖壽命有所提高登疗。如果加熱溫度選擇適當(dāng)，則沖擊韌度和塑性仍能保持在一定水平上嫌蚤，從而可使熱作模具的使用壽命大幅度提高谜叹。因此，目前熱作模具的淬火加熱溫度有向高溫發(fā)展的趨勢搬葬。熱作模具鋼的另外一個發(fā)展趨勢是降碳、低碳化黍鸡。目前有的國家已在熱作模具鋼標(biāo)準(zhǔn)中列入了低碳馬氏體鋼(≤0.25%C)芜监。例如，美國H25鋼(≤0.25%C)秀坤、德國21CrMo10鋼(0.16%～0.23%C)锦售、法國20MoNi34.13鋼(0.18%～0.23%C)等。對于形狀簡單荒懒，生產(chǎn)批量小和交貨期短的產(chǎn)品零件茉蔗，可以選用低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，特別是高溫強度好装芬、抗蠕變性能好的20CrMo锚躺，20CrMnMo等含Mo的低碳低合金耐熱結(jié)構(gòu)鋼制造熱作模具，直接進行低碳馬氏體強烈淬火援栗。

　　(1)3Cr2W8V鋼熱作模具的高溫淬火　3Cr2W8V鋼熱作模具采用高溫淬火和高溫回火工藝處理后骄雇，可獲得更多的板條馬氏體組織，有較高的回火穩(wěn)定性、高溫強度瑰侥、高溫耐磨性和熱疲勞性饼暑，可顯著提高模具壽命。用3Cr2W8V鋼制M12×50的圓柱螺柱(材料為40Cr)熱鍛模洗做，采用1180℃加熱淬火弓叛，640℃×2h×2次回火后，可以得到90%以上的板條馬氏體诚纸，平均使用壽命由3000～5000件提高到3～4萬件撰筷。 

　　(2)5CrNiMo鋼錘鍛模的高溫淬火　5CrNiMo鋼制作的480mm×450mm×295mm的錘鍛模，原熱處理工藝為860℃×5h油淬和500℃×10h回火咬清，硬度為42HRC闭专。鍛打齒輪毛坯2500件時，鍛模便發(fā)生塑性變形旧烧，需修模后方可繼續(xù)使用影钉。改用新工藝，900℃×5h油淬掘剪，500℃×10h回火平委，硬度為43HRC，鍛打同樣的齒輪毛坯8100件仍可繼續(xù)使用夺谁。國內(nèi)其他工廠的試驗表明廉赔，將淬火溫度由860℃提高到960℃，鍛模的使用壽命能夠提高2.5倍固荷。 

　　(3)熱作模具高溫雙重淬火處理　4Cr5MoSiV1鋼高溫雙重淬火工藝為：1160℃淬火+720℃回火+1050℃淬火+350℃回火祥怖。雙重淬火可減小未溶碳化物尺寸和體積分?jǐn)?shù)，使碳化物顆粒間距增大应婴。當(dāng)?shù)诙囝w粒平均間距增大時抽胁，可使斷裂韌度增大。高溫淬火可顯著減少孿晶馬氏體林邪，增加位錯馬氏體喜即，使模具具有高的斷裂韌度。因此初禁，高溫雙重淬火與普通淬火(1020～1050)℃相比套芦，斷裂韌度可提高30%～40%，有利于提高熱作模具鋼的疲勞裂紋的擴展抗力和熱疲勞開裂的抗力棘魏，使模具具有最佳的熱疲勞性能短材，從而提高熱作模具的使用壽命。

　　(4)20Cr鋼熱鍛模的低碳馬氏體強烈淬火　拉索冷鑄錨杯索節(jié)扣體是斜拉橋關(guān)鍵受力固定端件烹豫，技術(shù)要求必須是模鍛件溉浙。由于合同訂貨數(shù)量僅88件烫止，因此采用強韌性高、耐沖擊戳稽、有一定熱強性的20Cr鋼制造索節(jié)扣體熱鍛模馆蠕。其加工工藝流程為：下料—鍛造—鍛造余熱正火(形變正火)—粗加工—淬火、回火—精加工惊奇。熱處理工藝為：920℃加熱互躬，10%NACL鹽水淬火，430℃回火颂郎。該工藝不僅消除淬火軟點吼渡，提高模具淬透性，而且可以提高模具屈服強度和沖擊韌度乓序，保證模具使用壽命寺酪。經(jīng)上述工藝處理后的索節(jié)扣體熱鍛模，平均硬度40HRC替劈，金相組織為較細(xì)板條馬氏體寄雀，圓滿地完成了合同任務(wù)。 

　　(5)Q345B鋼鉚焊熱鍛模的低碳馬氏體強烈淬火　XKJ44.5mm～48mm大型體育場館斜拉鋼絲纜索澆鑄接頭體是模鍛件(質(zhì)量98.5KG)娇建，由于批量僅40件百睹，選用厚度40mm的Q345B鋼板，采用鉚焊的工藝方法厘举，將7層板制成400mm×400mm×290mm的熱鍛模阳框。工藝流程為：下料—鉆孔—鉚接—焊接—機加工—淬火—鉗修。經(jīng)箱式爐950℃快速加熱(20s/mm)屋赌，鹽水深冷淬火冷卻旦氓，不回火直接使用。模具平均硬度46HRC瓜坎，完成40件后收泥，仍能繼續(xù)使用。 

　　(1)低碳馬氏體具有相當(dāng)高的強韌性蠕为，是模具鋼理想的淬火組織。 

　　(2)低碳馬氏體鋼(≤0.25%C)進行強烈淬火和表面強化處理贩俺，可以代替模具鋼制造各類模具艘珊。 

　　(3)中碳鋼模具采用高溫淬火，可以獲得更多的洋魂、甚至全部低碳馬氏體組織绷旗，顯著提高模具的強韌性。 

　　(4)高碳鋼模具采用低溫淬火副砍，可以獲得較多的低碳馬氏體組織衔肢，顯著提高模具的使用壽命庄岖。 

　　(5)模具鋼淬火組織低碳馬氏體化，模具鋼降碳角骤、低碳化隅忿，是模具鋼熱處理的重要發(fā)展趨勢。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)邦尊，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享背桐，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議蝉揍。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布链峭、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺又沾，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)弊仪。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片巷科、文字如涉及作品版權(quán)問題冠八，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容差赂，以保證您的權(quán)益晋合！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。