模具制造業是使用各種合金工具鋼最多最廣的領域。通常使用的有以下品種：碳素工具鋼、低合金工具鋼、基體鋼和中碳低合金鋼。長期以來，國產模具壽命普遍偏低，與先進水平相比，相同制模材料、類似甚至完全相同的沖壓件，模具壽命只有發達國家的l/3～1/2。主要差距表現在制摸材料、鍛坯質量和制模工藝等方面。雖然采用相同的變形工藝，同樣的生產條件，但由于鍛工操作技術水平不一，加之原始毛坯的內在質量差異，改鍛后的效果，有時仍然會有較大差別。

⒈沖模鍛坯質量
通常沖模的失效形式主要是磨損，其次是變形、疲勞和斷裂。磨損是最常見而又普遍的失效形式。通過對大量失效報廢沖模的分析研究可知，無論哪種失效形式都與沖模的凸模、凹模材料性能及其內在質量密切相關。沖摸失效有以下了幾種情況：
⑴、刃口過量磨損。這主要發生在沖裁模上，其凸、凹模磨損與其制模材料性能和熱處理有關。因此，沖裁凸模、凹模鍛坯應選用耐磨優質合金材料，采用改鍛工藝制坯；熱處理除需淬透外，對凸、凹模還要作氮化、軟氮化等表面強化處理。這樣模具硬度可達HRC64以上，沖模壽命提高2-3倍。
⑵、凸模折斷。這種形式尤其在非圓形沖孔(或落料)凸模上突出，這除與材料性能、熱處理有關外，與它們的橫斷面復雜也有重要關系。因此，要防止這類失效，不僅要提高模具鍛坯性能、強化表面，還應在不影響沖件質量的前提下，改善凸模橫斷面復雜形狀，消除諸如銳角、凹口、凸臺、齒形、細長懸臂等易造成應力集中的因素。
⑶、成形型腔磨損、局部壓塌、凸模鐓粗。這類失效主要發生在壓印、壓花、拉深、彎曲、壓波、沖擠、打扁、聚積、擠凸、凸肚和縮徑等成形沖模上。對這類失效除材料問題外，通過模腔表面強化處理、表面研磨拋光(Ra=0.1μm)，再配以有效潤滑，就可以得到有效防止，模具壽命將會大幅提高。

⒉高合金模具鋼改鍛的意義
作為沖模常用材料的高合金模具鋼，其力學性能的高低，與沖模的使用和壽命息息相關。在國外常常通過改鍛來提高模具鋼的力學性能，而國產高合金模具鋼，尤其是冷作模具用高合金模具鋼(如Crl2，Crl2MoV)，其共晶碳化物極不均勻，若不經改造，是不能滿足沖模需要的。因此，需采用先進鍛造工藝進行改鍛，以達到制模要求。
冷作模具用高合金模具鋼的鍛造，不限于獲得理想的幾何形狀、消除冶金缺陷(如鍛焊內部疏松、非氧化氣孔、細化晶粒、緊密組織等)，更重要的是通過合理的鍛造操作，大幅度提高鋼的力學性能。

⒊改鍛的基本工藝要素
高合金模具鋼軋(鍛)材的改鍛與一般自由鍛有別，各個環節都有具體的要求。欲將其改鍛成高質量的沖凸模、凹模鍛坯，必須事先確定好以下一些基本要素。

⑴、對原始毛坯的要求
模具制造大都是單件、小批量生產，模具鍛坯的原始毛坯下料主要采用鋸切割。要求兩端平整(傾角小于10°)，其毛坯尺寸還應考慮加工余量和火耗。為了滿足首次鐓粗鍛造比，便于擊碎材料組織顆粒粗大的碳化物，推薦按下式確定毛坯長度尺寸：
2d<L
2A<L
式中：L--毛坯長度；
d--圓毛坯直徑；
A--方毛坯邊長。

⑵、加熱規范
常用高合金模具鋼鍛造加熱規范見表1。
表1  常用高合金模具鋼鍛造加熱規范
鋼號 加熱溫度/℃ 鍛造溫度/℃
  始 鍛 終 鍛
Cr12 1100-1150 1050-1100 850-900
Cr12Mo 1150-1180 1070-1120 840-880
Cr12MoV 1050-1100 1000-1050 840-880
Cr12V 1080-1100 1020-1050 800-850
Cr6WV 1100-1150 1050-1100 800-850
CrWMn 1100-1150 1050-1100 800-850

⑶、鍛造設備噸位
高合金模具鋼在鍛造溫度下比普通碳鋼強度高、塑性差。為了更有利在接近終鍛溫度進行鍛造，便于打碎鋼中碳化物，從而改善鋼的內部組織，在鍛造高合金模具鋼時，其鍛造設備噸位應選得高一點。根據鍛件重量設備參見表2。
表2　鍛錘噸位選用推薦表
鍛造重量/kg <1 <2 <3 <4 <6 <10 <15 <20
鍛錘噸位/kg 65 150 200 250 400 500 750 1000
形狀、尺寸以及表面質量符合要求，也要求改善其內部質量。迄今為止，后者仍然要靠鍛造的變形工步來達到。對于一般的碳鋼和低合金鋼，必須在始鍛溫度下，加大鍛造比，猛烈鍛打，使其鍛透，這就足以改善其內部質量。而高合金工具鋼，特別是低塑性合金鋼，www.syfukang.com因塑性太低，不能用自由鍛造方法鍛造。但當它們處在全向不等值壓縮狀態下(即三向受壓應力狀態)，其塑性可得到提高。在擠壓筒中擠壓和閉式模腔中模鍛，屬于這種應力狀態。
用自由鍛工藝鍛造高合金工具鋼時，若采用方一扁方一方拔長的鍛造工步，則鍛坯受力狀態可看作近似的三向壓力狀態，可更好鍛透并挖掘材料塑性潛力。

⑷、高合金模具鋼改鍛工藝的選定
高合金模具鋼沖模鍛坯，要求其共晶碳化物顆粒應細小而勻稱并均勻分布，無宏觀、微觀偏析。未經精煉的國產高合金模具鋼軋(鍛)材，需進行改鍛才能改變材料力學性能，滿足沖模鍛坯的要求。目前行之有效的改緞方法有以下幾種：
①、順纖維方向鐓拔3次以上。沿原始毛壞的纖維方向(軸向)，確保鍛造比＞2，在一火內快速連續鐓拔3次以上。這種方式適合高速鋼及小尺寸高合金工具鋼鍛坯的改鍛。缺點是若鐓拔次數不足或鍛造比過小則鍛不透，從而導致碳化物分布有明顯方向性：操作不當時，還易出現空心裂紋。
②、變向反復鐓拔3次以上。第一次順纖維鐓拔，第二次垂直于纖維方向拔長再鐓粗。按此順序可分為單十字、雙十字和多十字鐓拔。這種鐓拔工步要點：一火內完成全部十字鐓拔；鍛造比＞2，鐓粗前后鍛坯高度相差一倍；為避免鐓粗凸肚裂紋，應采用傾斜旋轉多次輕擊快打；拔長采用方一扁方一方走料。生產實踐證明，經三種十字鐓拔，可以滿足多數80mm以下毛坯軋(鍛)材各種鍛坯改鍛的需要。

    研究表明，經改鍛后的高合金模具鋼鍛坯，其共晶碳化物的不均勻度達到國標2級以上，有的也能達到l級，使原始毛坯軋(鍛)材的碳化物不均勻度提高了4級以上，這種由改鍛高合金模具鋼制造的沖模，其壽命均有大幅度提高(達30％-50％)。

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