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1、冲裁模模模具钢的的研究1冲裁裁模模具具钢组织织的强化化机理 在冲冲裁板件件时，由由于单位位负荷较较大（2000MPaa）、被被冲裁材材料的应应力状态态较复杂杂，在分分离过程程中模具具切削刃刃的发热热温度较较高（2200），故故冲裁模模的耐用用度在大大多数情情况不能能满足板板料冲压压生产的的要求。 为提提高冲裁裁模的耐耐用度，研研制了三三种新型型模具钢钢。它是是通过提提高模具具钢内的的碳化物物相数量量和改变变其类型型，达到到最大提提高冲裁裁模耐用用度的。但但是，因因提高了了碳化物物的不均均匀性，这这时模具具钢的机机械性能能可能变变坏，因因此，必必须在模模具钢内内同时添添加某些些活性元元素，例例如
2、，钒钒和钼可可改善组组织内各各元素的的分布，并并且可提提高模具具钢的物物理机械械性能和和使用性性能。钼钼可部分分替换碳碳化物内内的铬原原子，而而钒可减减小合金金渗碳体体的总量量，从而而可促使使显著减减小模具具钢微体体积内的的化学成成分和碳碳化物的的不均匀匀性。 形成的的碳化物物M7CC3与显显著数量量的铬（达达89）有有关系，从从而常降降低合金金化的效效果。为为排除这这种现象象，在钢钢内必须须添加00.40.8TTi，从从而可减减小固固溶体内内的含碳碳量，提提高马氏氏体转变变点的温温度，并并可促使使减少组组织内的的残余奥奥氏体数数量（达达710）。此此外,减减小含碳碳量可促促使获得得韧性较较好
3、的母母体，并并可导致致提高应应力源内内的松弛弛程度，这这对模具具钢工作作过程甚甚为重要要。 在用形形成碳化化物的活活性元素素（Moo，V，TTi等）合合理的合合金化基基础上，研研制了有有效的组组织强化化机理。它它可保证证改善模模具钢的的综合性性能，部部分减小小钢内碳碳化物成成因的化化学成分分不均匀匀性，并并可排除除或难于于使铬原原子从固固溶体内内转移到到碳化物物中。 上述述元素的的难熔碳碳化物在在淬火温温度t淬淬1004010880时时未溶解解，可保保证奥氏氏体保持持较细晶晶粒，从从而有较较高的抗抗脆性破破坏水平平和抗弯弯强度水水平。此此外，在在r转变时时增加最最分散的的MC类类型碳化化物的体
4、体积份额额，可提提高马氏氏体形核核中心的的数量，从从而同样样促使马马氏体转转变温度度M始、MM终的提提高和晶晶粒的细细化，并并使模具具在使用用时其切切削刃的的金属难难于流动动，从而而提高模模具的耐耐磨性。 马氏氏体转变变的开始始温度MM始和终终了温度度M终与与模具钢钢成分和和淬火温温度的变变化曲线线 22冲裁裁模模具具钢的化化学成分分 已已确定,在含66112CCr的模模具钢内内,活性性元素特特别是TTi(达达0.77%)，与与Mn、CCr和MMo最佳佳结合，可可促使形形成较高高质量的的组织相相，并可可提高模模具钢的的强度（b334000MPaa36600MMPa），耐耐磨性和和耐热性性(t4
5、5005000)。含00。2%0。99%钼，可可抑制分分散的脆脆性颗粒粒沿马氏氏体晶界界析出，并并可明显显提高模模具钢在在淬火和和回火后后的冲击击韧性。钒钒与钛可可细化晶晶粒提高高模具钢钢的耐磨磨性。钒钒与钼、硅硅可保证证模具钢钢各种性性能的满满意结合合，而在在添加钛钛时可提提高它们们对耐磨磨性影响响的效果果。 用形成成碳化物物的活性性元素合合金化的的高铬对对淬火时时过热的的敏感性性较小，保保证细晶晶粒的淬淬水温度度区域被被显著扩扩大，从从而可建建立碳化化铬和其其它元素素在奥氏氏体内较较大溶解解的条件件。 统计处处理铬的的分布数数据表明明，添加加钛可促促使扩大大铬在固固溶体内内的浓度度区间，并
6、并使其右右移，从从而证明明用形成成碳化物物过程中中获自由由的铬，可可提高模模具钢金金属母体体的合金金度。 淬火火后铬的的分布区区间 11.Crrl2MMoV钢钢 2.Cr55V3SSiTii钢 33.Crr12MMOSiiMi钢钢 4.Cr33MnVVTi钢钢 n.Cr的的分布频频率 在在上述研研究的基基础上,研制出出三种冲冲裁模模模具钢的的合理化化学成分分，列于于表1。 表11 冲裁裁模模具具钢的化化学成分分 钢钢化学学元素含含量(%) 钢 化学元素素含量(%) C Mn Si Cr Mo V Ti Cr3MMnVTTi 1.1551.225 1.01.22 0.4550.552 2.83.
7、44 0.20.33 1.01.22 0.5550.008 Cr5VV3SiiTi 1.7551.885 0.88 0.91.22 4.65.44 0.20.44 2.33.22 0.40.77 Cr122MoSSiTii 1.7551.885 0.30.66 0.71.00 4412.55 0.6550.995 0.30.55 0.40.77 3新新型模具具钢的机机械性能能 已确定定，在含含铬量33以上上的模具具内，形形成碳化化物较活活性的元元素与锰锰、铬和和钼最佳佳结合，可可提高模模具钢在在热处理理后的强强度和耐耐磨性，见见表2。 表22 热处处理最佳佳规范和和模具钢钢的机械械性能 钢温度
8、(ooC) 硬度(HHRC) 抗弯强度度极限(MMPa) 冲击韧性性(MJJ/m33)淬火 回火 Crl22MoVV 1000010220 2002200 61662 2700029000 0.3550.44 Cr3MMnVTTi 98010000 1802000 61663 3200037000 0.3550.445 Cr5VV3SiiTi 1020010660 2202400 61663 3500037000 0.50.66 Crl22MoSSiTii 1040010880 2202400 61663 3400036000 0.4550.555 所研研究的模模具钢在在传统淬淬火后的的组织，
9、由由马氏体体、残余余奥氏AA残和碳碳化物MMC所组组成（见见表3）。当当不能保保证所需需的临界界冷却温温度情况况，同样样可能形形成下贝贝氏体类类型的组组织。回回火到工工作硬度度6062HHRC，将将导致残残余奥氏氏体的部部分分解解和碳化化物相含含量的增增加。淬淬火和回回火，组组织的各各组元之之间关系系主要取取决于模模具钢的的化学万万分和其其热处理理规范。 表33 模具具钢内组组织的各各组元数数量（%） 钢退退火淬淬火回回火马马氏体内内的含碳碳量 钢 退火 淬火 回火 马氏体内内的含碳碳量 MC MC A残MC A残CrMnnVTii 14116 10114 8122 10115 68 0.24
10、40.229 Cr5VV3SiiTi 18223 14118 15222 15119 5100 0.2550.330 Crl22MoSSiTii 16222 121161 18224 13117 57 0.2330.228 已确确定,阻阻碍碳化化物对钢钢内实际际奥氏体体晶粒长长大作用用的温度度区间为为10000-112000oC。实实际奥氏氏体的晶晶粒大小小将显著著影响到到马氏体体的分散散性和在在淬火和和回火状状态下模模具钢的的机械性性能。 由于存存在碳化化钛、碳碳化钒和和二次碳碳代铬，故故在淬火火和回火火后被研研究钢内内的碳你你物相较较Crll2MooV钢内内的分散散，见表表4。 表44 模
11、具具钢内碳碳化物颗颗粒的数数量 钢 碳化物数数量（个个） 碳化物总总量(个) 碳化物的的体积(%) 碳化物颗颗粒的尺尺（mm） 10 Crl22MoVV 15022 586 597 312286 427 37100 16.66 Cr3MMnVTTi 13977 702 525 132 103 63 29222 12.00 Cr5VVSiTTi 23466 787 292 264 126 76 38911 18.88 Crl22MoSSiTii 25133 804 308 204 233 133 41622 20.99 注:该该数据是是当每个个视场面面积为00.255mm22时按110个视视场的
12、平平均值得得出的。 从从表4中中可同，在在Cr55V3SSiTii钢和CCrl22MoSSiTii钢中，碳碳化物含含量较传传统模具具钢Crrl2MMoV内内的多。在在Crll2MooV钢内内的细小小碳化物物数量（尺尺寸6m以下下）占碳碳化物总总量的772.44%，而而在Crr3MnnVTii钢、CCr5VV3SiiTi钢钢和Crrl2MMoSiiTi钢钢内的碳碳化物数数量分别别占899.8%，888.022%，887.11%。这这与表22内获得得的机械械性能很很吻合，亦亦与表55内的模模具钢的的耐磨性性试验结结果和抗抗压塑性性变形的的试验结结果相吻吻合。 表55 淬火火和回火火后模具具钢的抗抗
13、压强度度和耐磨磨性 钢 温度（ooC） 硬度（HHRC） 压（MMPa） 相对耐磨磨性 淬火 回火 Crl22MoVV 10000 220 62 20711 1.0 Cr3MMnVTTi 980 220 62 21655 1.3 Cr5VV3SiiTi 10300 220 62 24788 1.755 Crl22MoSSiTii 10600 240 62 25000 1.7 在所研研究的模模具钢内内，细小小的碳化化钛在淬淬火温度度时无热热动力性性将邻近近段的元元素溶解解在自己己内，故故可促使使碳化物物周围微微体积内内保持相相对的化化学均匀匀性，从从而改善善它们在在金属母母体内的的固定，也也就是可可提高模模具钢的的强度和和耐磨性性。 已确定定，Crr5V33SiTT钢和CCrl22MoSSiTii钢可使使所需使使用性能能完全保保持到回回火温度度50005550oCC，从而而可应用用于高速速压力机机上的模模具。这这种模具具的工作作刃允许许发热到到4000oC。这这些钢种种同样推推荐应用用于工作作在动载载荷范围围宽广的的模具，以以及使用用在高磨磨损条件件下的重重载冲裁裁模。 Crr3MnnVTii模具钢钢可用来来制造轻轻载冲裁裁模和大大批量生生产电机机零件的的模具。