柴油机连杆盖冲刀模，原采用Cr12MoV钢制造，平均寿命为0.2～0.25万件，90%以上的刀模都因刃口严重崩裂而报废。采用LD钢制模，平均寿命达到３万件。热处理工艺简介如下：

（1）球化退火  770℃×2h预热，840～860℃×2～3h，炉冷至720～740℃×4～6h，以冷速＜度30℃/h冷至500℃出炉空冷。退火后硬度为187～207HBW，金相组织为球状珠光体+粒状碳化物。

（2）淬火回火  500℃×40s/mm井式炉预热，840～860℃×40s/mm盐浴炉第二次预热；1130～1150℃×20s/mm盐浴加热，淬油，油冷至150℃左右出油空冷；600℃×1h+550℃×1h×2次回火。回火后硬度为58～58.5HRC，金相组织为回火马氏体+未溶碳化物+少量的残留奥氏体。

 

LD钢用来制作冷挤压凸模的案例很多，但热处理工艺不完全相同。现举例如下：

（1）LD钢制花键套筒冷挤压模  汽车起动机离合器花键套铜用冷挤压成形。所用凸模在工作中受到拉压交变载荷作用，还承受套筒坯料两端不平行、凹凸模不同心，坯料与凹模间间隙过大且位置未摆正而产生的偏心载荷所引起的弯曲应力作用。因此，要求模具有高的抗压强度、抗弯强度和足够的韧性、疲劳抗力及300℃左右的耐回火性。用高速钢制造的凸模在使用中经常出现纵向开裂、横向开裂，以及崩块、碎裂等早期失效现象，使用寿命很低。选用LD钢制凸模，可获得良好的效果，使用寿命超过1万件，较M2钢提高10倍以上，热处理工艺为：600℃、850℃两次盐浴预热，1100℃加热，淬油，550℃×1h×3次回火，硬度为60～61HRC。

（2）LD钢制上档冷挤压凸模  自行车上档材料为Q235，退火后硬度为45～60HRB，经磷化处理，用冷挤压成形。曾使用GCr15钢制冷凸模，经850℃加热，淬油，360℃回火，硬度为53～55HRC，平均使用寿命为0.3～0.4万件，失效形式为开裂。改用LD钢制凸模，实施的工艺为：600℃、850℃两次预热，1130℃加热淬油，570～600℃×1h×3次回火，硬度57～58HRC，平均使用寿命达到1.65万件。

（3）LD钢制导向筒冷挤压凸模  汽车起动器导向筒冷挤压凸模外形尺寸为φ50mm×105mm。采用低温淬火新工艺，凸模寿命达到2万件，比常规处理提高6倍。具体工艺如下：600℃、850℃两次盐浴预热，1050℃×25min加热，淬热油，200℃×4h回火。硬度为60～60.5HRC，金相组织为板条马氏体+弥散碳化物。

采用低温淬火的其他LD钢模具，寿命都有不同程度地提高。LD钢轴承冷镦模比原GCr15钢模使用寿命提高2～3倍；LD钢螺母冷镦模比原Cr12MoV钢使用寿命提高12～16倍；LD钢硅钢片冲模比原Cr12钢模使用寿命提高1～2倍；LD钢冷镦冲头比60Si2MnA钢冲头使用寿命提高5～10倍；LD钢中轴碗冷挤压冲头比W18Cr4V钢模使用寿命提高9倍；LD钢自行车螺母冷镦模比CrWMn钢模使用寿命提高5.5倍；LD钢M12马车螺栓光冲模比9SiCr钢模使用寿命提高25倍。

 

LD钢制M12螺母下六角冲头工作条件如下：使用设备为Z41-12多工拉自动冷镦机，生产速度为65件/min，产品为M12六角螺母，性能等级为5级；被加工材料为φ12.5mm Q235冷拔直条料，硬度为90HRB。

六角下冲头在工作时，主要承受反复的压应力、冲击应力、弯曲应力及磨损的作用，受力情况复杂，工作条件苛刻。

下冲头在用60Si2钢制造时，在生产材料为Q235，硬度为80HRB的M12螺母时，平均寿命为1.2万件；在生产硬度为90HRB的螺母时，冲头寿命更低，只有0.7万件，最高达13.5万件，失效形式一般为疲劳开裂（顶端裂纹）。热处理工艺简介如下：

（1）球化退火  880℃×2h加热，炉冷，760℃×4～6h等温，炉冷至500℃出炉空冷。硬度为190～210HBW。

（2）淬火回火  850～860℃预热，1130～1150℃加热，淬油；550℃×1h×3次回火。回火后硬度59～62HRC。

 

随着汽车、家电工业的发展，粉末冶金零件的应用日益广泛，并向着高强度、高密度、高精度和形状复杂的方向发展，用于成形模具的结构也越来越复杂，模具台阶多、薄壁、尖角、服役条件日益苛刻，在使用过程中容易掉边、掉角、碎裂、拉毛和啃伤，早期失效严重。模具寿命是当产有制约我国粉末冶金工业发展的重要因素之一。

粉末冶金模具中的凹模，主要受到摩擦和交变拉应力的作用，正常的失效形式为磨损，但也会出现早期磨损甚至碎裂等非正常失效的情况。冲模除受粉末的摩擦外，还承受和传递很大的压力，在压制薄壁与端部有尖锐边缘形状的压坯时，冲击和弯曲力都很大，常因崩刃、壁裂和剧烈磨损而早期失效。芯棒一般为细长杆，主要承受摩擦、弯曲和因脱模回弹而产生的拉应力，相应的失效形式为拉、弯断裂和早期磨损。

选用LD钢制模，获得很好的应用效果。热处理工艺简介如下：

600℃、850℃两次盐浴预热，1120℃加热，淬油；630℃×1h×3次回火。回火后硬度为52～53HRC，韧性非常高（一次冲击吸收功＞300J），可满足锁上套上压头外圈使用要求。模具寿命由原GCr15钢的3900件提高到22.05万件。

 

Cr12MoV钢制铝管高速冲头，用1100℃淬火，520℃回火，硬度为60～61HRC。高冲击频率下使用时，寿命仅为2万次。

Cr12MoV钢冲头失效的主要原因，是在高速冲击、无冷却、无润滑条件下工作时，刃口处的温度超过500℃，基体硬度下降。此外，粗大的碳化物剥落造成磨粒磨损冲头表面变得粗糙，管的内表面出现划痕，从而加速了冲头的失效进程。改用LD钢制铝管冲头，寿命提高，具体工艺简述如下：

（1）淬火回火  600℃、850℃两次盐浴预热，1130～1150℃加热淬油；520℃×1h×3次回火。硬度为62～63HRC。

（2）气体氮碳共渗  冲头加工成品后，再进行550℃×3h氮碳共渗。表面硬度可达925HV，渗层深度达0.05mm。冲头的使用寿命由未表面强化的8万件，提高到16万件；且刃口无碳化物剥落及浮凸现象，冲头磨损小。失效主要形式由疲劳应力积累而产生的纵裂。

 

内六角螺钉材料为35钢，硬度为84～90HRB。冲头在自动冷镦机上使用。

（1）二序冲头  二序冲头曾用60Si2Mn钢制造，其失效形式常为头部镦粗和折断。冲头的折断是由于机床精度差、打重料、零件原材料硬或表面有裂纹等原因造成的，而镦粗是由于模具硬度低和抗压强度低造成的。因此，要求二序冲头有高的屈服强度和一定的韧性。选用LD钢制造二序冲头，使用寿命由60Si2Mn钢的0.3～0.4万件，提高到2.1～3.9万件。热处理工艺为：600℃、850℃两次盐浴预热，加热系数取40～45s/min；1120℃×20～22s/mm淬油；550℃×1.5h×2次回火。回火后硬度为59～61HRC。

（2）三序冲头  原用高速钢制造三序冲头，失效形式大部分为折断，只有少部分冲头因镦粗而失效，使用寿命均很低。选用LD钢制作冲头，平均寿命达到0.8万件。热处理工艺为：600℃、850℃两次盐浴预热，加热系数取40～45s/mm；1100℃加热，淬油；540℃×1.5×2次回火。回火后硬度为61～63HRC。

 

随着机械行业持续高速发展，对螺栓的要求也越来越高，40Cr或45钢螺栓的调质硬度已由原来的24～28HRC提高到28～36HRC，有的高达28～40HRC，因此对滚丝模也提出了更严格的要求。

用9SiCr、CrWMn、T8A、T10A等钢制造的滚丝模，强度偏低，耐磨性不足；用T12A钢制造的滚丝模因其韧性过低，使用中发生崩齿现象；用Cr12MoV钢制造的高强度螺栓滚丝模，其耐磨性和冲击韧度也难以满足要求。

加工硬度为24～32HRC的高强度螺栓的滚丝模，其失效形式主要是崩齿和齿面磨损，在加工硬度为34～40HRC的高强度螺栓时，其失效形式则以齿形成片剥落为主。

为了提高滚丝模的使用寿命，选用碳化物不均匀度小、颗粒度小且颁布均匀的LD钢制造，并采用先进的真空淬火工艺。

LD钢滚丝模在真空淬火加热时，淬火温度为1020～1050℃，回火温度为200～220℃，即采用了低淬低回的非正规热处理工艺。热处理后硬度稳定在59～60HRC。采用上述工艺有以下优点：

1）无氧化脱碳，工艺表面光洁。

2）对周围环境无污染，符合绿色、清洁、文明生产要求。

3）变形量极小，符合工艺技术要求。

4）质量稳定性好，硬度散差极小。

5）平均使用寿命比箱式炉加热淬火者可提高35%～40%。在加工普通螺栓时可提高15%；加工调质的高强度螺栓时提高幅度比较大，比在箱式炉、盐浴炉中处理者提高60%～80%。

如果没有真空加热设备，采用盐浴等温淬火，同样可以使LD钢滚丝模达到2万件以上的高寿命。热处理工艺为：盐浴炉要充分脱氧捞渣，高温炉氧化钡要控制在0.3%（质量分数）以下。600℃、850℃两次盐浴预热，1120℃加热，600～620℃分级后280℃×2h硝盐等温淬火；550℃×1h×3次回火。硬度为61～61.5HRC。

 

用1120～1150℃加热淬火、550℃回火的切边模，使用寿命为1万件左右。改进工艺后，寿命提高到2～3万件。

热处理工艺为：600℃、850℃两次盐浴预热，1080℃加热淬油，300～400℃出油后空冷；400～450℃×2h硝盐回火+540℃×1h×3次回火。硬度为56～58HRC。

 

友情推荐：7Cr7Mo2V2Si（LD）钢