火焰淬火钢7CrSiMnMoV在模具上的应用www.tool-tool.com

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作者：唐千义

由于在高温、高速、高负荷条件下工作，模具通常采用耐高温、耐磨、合金成分较高的合金钢、耐热钢、硬质合金等难加工材料制成。为了提高寿命还须进行特定的热处理工艺或表面强化工艺，所以加工难度很大。超硬刀具切削、电、化学加工等特殊的加工方法可以解决一些问题，但成本明显增加。
目前，我国广泛使用的冷作模具钢有CrWMn 和Cr12型钢等。前者的缺点是易形成网状碳化物，而后者共晶碳化物带状偏析严重，结果都使钢的强韧性降低，导致模具易崩刃、断裂而早期失效。为了改善强韧性，生产上采用了多种强韧化工艺，如低温淬火工艺等。另一方面，人们通过合金化方法，在努力寻求性能更为优越的冷作模具钢。火焰淬火模具钢 7CrSiMnMoV(代号CH-1)即是工业发达国家近年开发和使用的新型模具钢，其主要特点如下：
(1)强韧性好火焰淬火具有和整体淬火相近的硬度和各种性能。淬硬层下有高韧性基体作衬垫，工作时刃口不易产生开裂、崩刃现象。采用表面强化工艺后硬化层保留了一定的压应力(304MPa)，可提高疲劳强度，使模具获得较高的使用寿命。
(2)淬火变形小当模具全部加工成型后，在刃口用氧-乙炔火焰加热至淬火温度，然后空冷即达到淬火目的，不须其它加工，所以变形很小。
(3)修复方便可焊性好，制造有偏差时可用相应的焊条进行补焊，经打磨修整即可达到理想的效果。
(4)节省费用，降低成本由于只需氧-乙炔气源，不受场地、装备的限制，操作方便。省去整体淬火多次加热回火的繁琐工序，提高了生产率。初步统计结果，7CrSiMnMoV钢采用火焰淬火工艺制造的模具与Cr12钢模具相比省电约80%，劳动生产率提高约20%，热处理总费用降低70%左右，模具寿命提高1.5倍以上。
汽车、摩托车用大型模具切边刃口通常采用Cr12或Cr12MoV钢材料。由于模具尺寸较大，又多为三维异型曲面，所以不论采用整体结构或镶拼结构，加工都十分困难。整体结构浪费材料，工艺的可行性要受到热处理炉口尺寸的限制。镶拼结构热处理以后变形大，消除变形困难，且容易降低模具的精度。80 年代火焰淬火钢的出现首先是在汽车行业得到应用和推广，继而在模具制造中也得到越来越多的应用。
近几年，我公司与协作厂家在联合开发替代进口的摩托车油箱模具及其他一些冲裁模具中，成功地采用了7CrSiMnMoV钢和火焰淬火工艺。7CrSiMnMoV钢的主要化学成分见表1。

表17CrSiMnMoV钢的化学成分质量分数w(%)

钢号
C
Cr
Mo
V
Si
Mn

7CrSiMnMoV
0．65～0．75
0．9～1．2
0．2～1．5
0．15～0．30
0．85～1．15
0．65～1．05

首先将7CrSiMnMoV圆钢按要求锻造成型，或按零件要求锻造成各种三维形状(实型造型)。退火后粗加工、磨平，在加工中心加工出刃口形状，钳工修配、安装调试后火焰淬火，图1为油箱内壳切边刃口图。淬火预热温度一般控制在180～200℃，预热1～1.5h。对单一的大型、整体、封闭型腔模具可用喷枪直接预热。淬火加热火焰为中性焰，火焰长度10～15mm，氧气压力控制在49～69MPa，乙炔压力控制在 4.9～6.9MPa。加热时火焰距离加热面1～3mm，距离刃口边沿4～6mm，加热带控制在2～3mm，距离刃口边沿4～6mm，加热的速度控制在 160～200mm/min。模具的最终硬度基本可控制在52～62HRC，淬火的深度达1.5mm，由于火焰淬火以后材料尺寸变化量远小于整体淬火，长度在300mm以内的镶块结构模具，结合缝之间的间隙<0.12mm，这对于冲裁模具而言其寿命和精度是完全满足要求的。>

图1 油箱内壳切边刃口

以上是采用7CrSiMnMoV钢制造摩托车油箱模具及摩托车头盔模具中的一些经验技术数据，实践证明，在其它一些冲裁模具的制作中也可参考，模具的质量和寿命明显提高，极大地方便和满足了生产的需要。所以，用 7CrSiMnMoV钢火焰淬火工艺代替CrWMn和Cr12钢制作大型三维曲线模具，是一种值得推广的方法。

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