冷鍛模具鋼預(yù)調(diào)質(zhì)處理對(duì)DC53模具鋼組織和性能的影響
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預(yù)調(diào)質(zhì)處理對(duì)DC53模具鋼組織和性能的影響
精密冷鍛模具是冷作模具的重要種類(lèi)之一，在五金、首飾、鐘表等行業(yè)應(yīng)用廣泛且需求量巨大，但精密冷鍛模具壽命不高一直是困擾企業(yè)的生產(chǎn)難題之一，精密冷鍛模具對(duì)模具材料要求的特殊性主要體現(xiàn)在：一方面，由于冷鍛模具受力更大，與冷作沖壓模具側(cè)重于提高模具的硬度和耐磨性不同，精密冷鍛模具對(duì)力學(xué)性能的要求更側(cè)重于韌性和硬度的合理匹配，從而避免因硬度過(guò)低而導(dǎo)致的模具凹陷，或硬度過(guò)高、韌性過(guò)低而導(dǎo)致的模具開(kāi)裂；另一方面，精密冷鍛模具的最高硬度受到嚴(yán)格限制，原因是此類(lèi)模具通常只能在熱處理之后采用小刀具進(jìn)行雕刻，硬度太高會(huì)導(dǎo)致雕刻過(guò)程中頻繁斷刀。因此，需要根據(jù)精密冷鍛模具的加工及服役條件合理選擇材料的硬度、韌性匹配，進(jìn)而選擇更合適的熱處理工藝。
目前，精密冷鍛模具鋼通常以Cr12MoV和DC53鋼為主，DC53鋼是在Cr12MoV鋼基礎(chǔ)上改進(jìn)得到的，在常規(guī)的熱處理?xiàng)l件下，其殘余奧氏體幾乎全部分解，一般可省略深冷處理，在較高的硬度下仍可保持較高的韌性。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)DC53模具鋼熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化的相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)較少，對(duì)DC53等高合金模具鋼增加一道預(yù)調(diào)質(zhì)處理工藝（1080℃淬火+700℃回火）之后再進(jìn)行最終的淬火和回火熱處理，會(huì)因?yàn)轭A(yù)調(diào)質(zhì)處理過(guò)程中較高的淬火溫度促進(jìn)碳化物及合金元素的充分溶解，使其在回火過(guò)程中再均勻彌散析出，碳化物及合金元素的形態(tài)、大小和分布得到改善，有利于提高模具的強(qiáng)韌性，但預(yù)調(diào)質(zhì)處理對(duì)DC53最終淬火回火行為的影響規(guī)律并未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道，因此，有必要研究預(yù)調(diào)質(zhì)處理對(duì)DC53模具鋼的淬火、回火行為以及對(duì)硬度、韌性匹配的影響。
試驗(yàn)材料為日本大同的DC53模具鋼，其主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）為0.95C，0.92Si，0.38Mn，0.005S，0.02P，0.812Cr，2.06Mo，0.17V；用線切割機(jī)床加工尺寸為10mm×10mm×55mm的無(wú)缺口沖擊試樣若干個(gè)用于熱處理后的沖擊性能檢測(cè)，確定了4種典型的熱處理制度，見(jiàn)表1。
表1 4種典型熱處理制度
試樣 | 熱處理工藝 |
1 | 1040℃油淬→200℃回火 |
2 | 1080℃油淬→700℃回火→1040℃油淬→200℃回火 |
3 | 1080℃油淬→700℃回火→1040℃油淬→400℃回火 |
4 | 1080℃油淬→700℃回火→1040℃油淬→600℃回火 |
試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）對(duì)于經(jīng)過(guò)球化處理的DC53模具鋼，在最終熱處理前增加一道預(yù)調(diào)質(zhì)處理，能顯著降低其硬度，改善沖擊韌性。
（2）DC53模具鋼預(yù)調(diào)質(zhì)處理、淬火后在400℃回火能獲得相對(duì)理想的硬度和韌性匹配。
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