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1　沖裁模模具鋼組織的強化機理

    在沖裁板件時，由于單位負荷較大（≥200MPa）、被沖裁材料的應力狀態(tài)較復雜，在分離過程中模具切削刃的發(fā)熱溫度較高（200℃），故沖裁模的耐用度在大多數(shù)情況不能滿足板料沖壓生產(chǎn)的要求。

    為提高沖裁模的耐用度，研制了三種新型模具鋼。它是通過提高模具鋼內的碳化物相數(shù)量和改變其類型，達到最大提高沖裁模耐用度的。但是，因提高了碳化物的不均勻性，這時模具鋼的機械性能可能變壞，因此，必須在模具鋼內同時添加某些活性元素，例如，釩和鉬可改善組織內各元素的分布，并且可提高模具鋼的物理機械性能和使用性能。鉬可部分替換碳化物內的鉻原子，而釩可減小合金滲碳體的總量，從而可促使顯著減小模具鋼微體積內的化學成分和碳化物的不均勻性。

    形成的碳化物M7C3與顯著數(shù)量的鉻（達8％～9％）有關系，從而常降低合金化的效果。為排除這種現(xiàn)象，在鋼內必須添加0.4％～0.8％Ti，從而可減小α固溶體內的含碳量，提高馬氏體轉變點的溫度，并可促使減少組織內的殘余奧氏體數(shù)量（達7％～10％）。此外,減小含碳量可促使獲得韌性較好的母體，并可導致提高應力源內的松弛程度，這對模具鋼工作過程甚為重要。

    在用形成碳化物的活性元素（Mo，V，Ti等）合理的合金化基礎上，研制了有效的組織強化機理。它可保證改善模具鋼的綜合性能，部分減小鋼內碳化物成因的化學成分不均勻性，并可排除或難于使鉻原子從固溶體內轉移到碳化物中。

    上述元素的難熔碳化物在淬火溫度t淬＝1040～1080℃時未溶解，可保證奧氏體保持較細晶粒，從而有較高的抗脆性破壞水平和抗彎強度水平。此外，在r→α轉變時增加最分散的MC類型碳化物的體積份額，可提高馬氏體形核中心的數(shù)量，從而同樣促使馬氏體轉變溫度M始、M終的提高和晶粒的細化，并使模具在使用時其切削刃的金屬難于流動，從而提高模具的耐磨性。

    馬氏體轉變的開始溫度M始和終了溫度M終與模具鋼成分和淬火溫度的變化曲線

    2　沖裁模模具鋼的化學成分

    已確定,在含6％～12％Cr的模具鋼內,活性元素特別是Ti(達0.7%)，與Mn、Cr和Mo最佳結合，可促使形成較高質量的組織相，并可提高模具鋼的強度（σb≥3400MPa～3600MPa），耐磨性和耐熱性(t≥450～500℃)。含0。2%～0。9%鉬，可抑制分散的脆性顆粒沿馬氏體晶界析出，并可明顯提高模具鋼在淬火和回火后的沖擊韌性。釩與鈦可細化晶粒提高模具鋼的耐磨性。釩與鉬、硅可保證模具鋼各種性能的滿意結合，而在添加鈦時可提高它們對耐磨性影響的效果。

    用形成碳化物的活性元素合金化的高鉻對淬火時過熱的敏感性較小，保證細晶粒的淬水溫度區(qū)域被顯著擴大，從而可建立碳化鉻和其它元素在奧氏體內較大溶解的條件。

    統(tǒng)計處理鉻的分布數(shù)據(jù)表明，添加鈦可促使擴大鉻在固溶體內的濃度區(qū)間，并使其右移，從而證明用形成碳化物過程中獲自由的鉻，可提高模具鋼金屬母體的合金度。

    淬火后鉻的分布區(qū)間 1.Crl2MoV鋼 2.Cr5V3SiTi鋼 3.Cr12MOSiMi鋼 4.Cr3MnVTi鋼 n.Cr的分布頻率 在上述研究的基礎上,研制出三種沖裁模模具鋼的合理化學成分，列于表1。

    表1 沖裁模模具鋼的化學成分 　鋼 化學元素含量(%)
   

鋼

化學元素含量(%)

C

Mn

Si

Cr

Mo

V

Ti

Cr3MnVTi

1.15∽1.25

1.0∽1.2

0.45∽0.52

2.8∽3.4

0.2∽0.3

1.0∽1.2

0.55∽0.08

Cr5V3SiTi

1.75∽1.85

≥0.8

0.9∽1.2

4.6∽5.4

0.2∽0.4

2.3∽3.2

0.4∽0.7

Cr12MoSiTi

1.75∽1.85

0.3∽0.6

0.7∽1.0

441∽2.5

0.65∽0.95

0.3∽0.5

0.4∽0.7

    3　新型模具鋼的機械性能 　

    已確定，在含鉻量3％以上的模具內，形成碳化物較活性的元素與錳、鉻和鉬最佳結合，可提高模具鋼在熱處理后的強度和耐磨性，見表2。

    表2 熱處理最佳規(guī)范和模具鋼的機械性能 
   

鋼 　

溫度(^oC)

硬度(HRC)

抗彎強度
極限(MPa)

沖擊韌性
(MJ/m3)

淬火

回火

Crl2MoV

1000_~1020

200_~220

61_~62

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