一躬源、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(qiáng)韌性齐秕，延長(zhǎng)模具的使用壽命的重要途徑。我國(guó)模具工業(yè)在迅速發(fā)展仙蛉，我國(guó)的材料工作者在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合本國(guó)資源情況和特點(diǎn)笋敞，引進(jìn)和研制了不少新型模具鋼。經(jīng)過生產(chǎn)上的考核篩選荠瘪，一些性能優(yōu)異夯巷、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(dá)到甚至超過國(guó)內(nèi)外同類模具的水平哀墓，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(jiǎn)稱V3N)的各項(xiàng)性能優(yōu)良趁餐，獲中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)，中華人民共和國(guó)專利(91102252)篮绰， V3N模具性能比現(xiàn)用普通高速鋼提高2～10倍后雷，相當(dāng)于國(guó)際市場(chǎng)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)中吠各，可使壽命成倍增加臀突。

　　二、V3N成分及性能特點(diǎn)

　　W12Cr4Mo3V3N(簡(jiǎn)稱V3N)是鎢-鉬系含氮無鈷超硬型高速鋼贾漏，V3N的化學(xué)成分c:1.21%候学； W: 11.88%； Mo: 2.95%键腹； Cr4.00%呕摹； V:2.87%； N: 0.075%.新型超硬高速鋼V3N成分設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：

　　高C： C對(duì)冷作模具鋼的強(qiáng)韌性溪客、耐磨性有決定性的影響二搀。含碳量增加，則抗壓強(qiáng)度及耐磨性增加贰宰。因此危婚，抗沖擊及高強(qiáng)韌冷作模具鋼含碳量較高。

　　高V： V強(qiáng)烈細(xì)化晶粒芍迫，強(qiáng)烈提高耐磨性峦仲、紅硬性及二次硬化能力。但含量過多會(huì)明顯惡化可鍛性及磨削性哪趟。

　　含N：N可細(xì)化晶粒质瘸，又有析出強(qiáng)化的作用女饺，且機(jī)械性能及焊接性能都較好。

　　主要技術(shù)性能：V3N鋼具有硬度高磨爪、耐磨性好儒恋、高的紅硬性和一定的韌性，在冷作模具鋼上應(yīng)用效果十分顯著黔漂。該鋼與含鈷高速鋼相比诫尽，價(jià)格低廉且易加工，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砭媸兀傻玫礁哂捕?HRC67～70)牧嫉、高紅硬性(625℃4小時(shí)，HRC63～65)和高耐磨性减途，韌性和抗彎強(qiáng)度均不低于普通型高速鋼酣藻，可克服模具刃口塌陷和崩裂等早期損壞。

　　三鳍置、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)模具的工作條件辽剧、失效方式和對(duì)性能的不同要求來確定。應(yīng)不斷改善熱處理設(shè)備税产，改進(jìn)熱處理工藝怕轿，使材料的強(qiáng)度、韌性得到最佳配合辟拷，并嚴(yán)格遵循熱處理工藝撤卢，控制加熱溫度、時(shí)間瘤希、冷卻速度昂贷，從而保證模具的使用性能。

　　1答艘，鍛造

　　V3N鋼含有大量的一次碳化物和二次碳化物拆翘，若保留在淬火組織中，將急劇降低模具所有壽命息体。只有通過對(duì)原材料改鍛囊脉，擊碎碳化物，才能使其呈細(xì)小狗悔、均勻的形貌分布于鋼基體屉争，提高整體力學(xué)性能。

　　V3N鋼導(dǎo)熱性差巡软，鍛坯加熱時(shí)應(yīng)充分預(yù)熱檩讯，始鍛溫度1170℃，終鍛溫度950℃，設(shè)備可采用250kg(小件)和400kg空氣錘干跛，開始采用輕錘快打子姜，中間用重錘打，最后慢打輕打楼入，鍛后于石棉粉箱中緩冷取出后即進(jìn)行退火處理哥捕。

　　2，鍛后退火

　　可采用等溫退火或普通860 oC退火4小時(shí). 機(jī)械加工鍛后硬度較高嘉熊，采用等溫或普通退火后遥赚，機(jī)加可順利進(jìn)行，淬火后因工硬度較高阐肤，故工件成型磨削難度較大鸽捻，可采用鐠鈮剛玉加鉻制作的砂輪進(jìn)行磨削。

　　熱處理工藝

　　V3N鋼在1220～1230℃淬火時(shí)泽腮，由于存在未熔碳化物，硬度偏低衣赶，系淬火溫度不足诊赊；在1260～1270℃淬火時(shí)，晶粒明顯過大府瞄，系過熱現(xiàn)象楚餐。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，又能保持較細(xì)晶粒(10～10級(jí))蹂孽。

　　V3N超硬高速鋼模具部件采用1220～1230℃經(jīng)550℃四次回火撇扯，硬度可控制在HRC64～67，具體可根據(jù)零件尺寸的大小從熱處理工藝上進(jìn)行調(diào)整酸穗，達(dá)到硬度和強(qiáng)度較理想的配合见撵，V3N超硬型高速鋼淬火后有較多殘余奧氏體，據(jù)測(cè)定約為25%～30%方蜡，必須盡量消除減少薪尉，為此進(jìn)行多次高溫回火使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。進(jìn)行4次高溫回火后锚拳，大部分殘余奧氏體發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變凡加，產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)。V3N鋼二次硬化效應(yīng)溫度比普通高速鋼高30～40℃销泽，這一特性十分寶貴氧胳，表明V3N鋼有更高紅硬性。

　　精加工后的深冷處理

　　經(jīng)深冷處理后辰令，由于殘留奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變以及超細(xì)碳化物的析出伴鳖，模具零件硬度和耐磨性將進(jìn)一步改善，耐磨性可提高40%徙硅，既縮短回火時(shí)間節(jié)省了能量黎侈，又明顯提高了模具使用壽命察署。

　　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。

　　四峻汉、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贴汪、Cr12等常用模具壽命提高3～5倍，比現(xiàn)用普通高速鋼提高2～10倍休吠，經(jīng)濟(jì)效益更為顯著扳埂，V3N鋼制模具性能相當(dāng)于國(guó)際市場(chǎng)現(xiàn)用含10%Co的高速鋼。

　　某廠硅鋼片沖模原來都是采用CrWMn瘤礁、Cr12MoV等鉻鋼制作的阳懂，但由于硅鋼等硬面脆，故模具耗損量大柜思，采用V3N鋼制作模具岩调，經(jīng)濟(jì)效果明顯

　　五、結(jié)語

　　V3N超硬高速鋼各項(xiàng)性能優(yōu)良触擎，適合加工沖裁模等冷作模具沛狱，壽命顯著提高。

　　V3N鋼熱加工工藝較嚴(yán)格博旬，1220～1230℃淬火尤乎，550℃4次1小時(shí)回火，精加工后再經(jīng)深冷處理可獲得高硬度剪妥、高耐磨性和良好的韌性配合波寓，使用過程中還可定期對(duì)凹模進(jìn)行去應(yīng)力回火以延長(zhǎng)壽命。

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