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热处理对模具失效的影响及对策 材料工程系 朱三武 摘要 模具作为昂贵的机械加工装备，如何减少损耗，延长其使用寿命，成为技术人员普遍面临的课题。本文就热处理对模具的影响提出一些个人看法，仅供大家参考。 关键词 模具 失效 热处理 一、模具失效的形式、原因及对策 失效形式 特 征 原 因 对 策 断 裂 1、多产生在刃口及工作面处； 2、截面变化应力集中（断口平齐，晶粒色异）。 1、设计不合理； 2、模具及冲床调整不当； 3、操作不慎； 4、热处理原因。 1、改进设计，防止应力集中； 2、调整冲床及模具，严守工艺； 3、改进热处理工艺。 磨 损 1、刃口变钝或出现弧状； 2、工作面凸凹不平或拉伤； 3、刃口硬度下降； 4、工作尺寸变小超差。 1、热处理淬火、回火不当； 2、磨削工艺问题过热； 3、表面渗层原因。 1、精化热处理工艺； 2、合理磨削 3、正确选用化学热处理工艺 掉 块 1、刃口磨损，掉块 2、零件损坏或严重毛刺拉伤 1、操作不当 2、模具间隙调整原因 3、硬度不当 1、正确操作 2、调整模具、冲床 3、改正热处理工艺 变 形 1、零件超差，未达图纸要求 2、模具间隙明显变化 3、影响正常冲压、啃刃口 1、模具选材不当 2、热处理及回火问题 3、磨削及冲压应力所致 1、合理用材 2、改进热处理工艺 3、充分回火去应力处理 4、磨穴后及服役中补充回火 其 它 1、型腔及工作面粗糙度上升 2表面斑点、麻面等 3、表面疲劳龟裂 4、严重氧化 1、模具选材不当 2、化学处理问题 3、热处理工艺问题 4、使用不当 1改进模具用才 2、正确化学热处理 3、改进热处理工艺 4、严格操作工艺、正确用模 二、热处理对模具失效的影响因素 由于模具是在极其恶劣的条件下服役，故模具要有足够的强度、韧性、抗摩擦性及咬合性能等。而上述性能的获得除与原材料、工作状况有关外，更重要的是通过热处理工艺改变金属组织及含量、结构、最大限度地提高模具的综合性能。而热处理又是依加热----保温---冷却三大隐蔽过程完成的。故影响质量的因素复杂。 1预处理 即模具毛胚的退火，调质及应力处理等。其目的在于消除金属残存的组织缺陷、应力等，形成有利于热处理及淬火的良好条件。该工艺温度、时间、及冷却工艺的正确与否，都对模具失效及质量做出反应。例： T8A钢制冲头 经碳化物微细化预处理后再加低温淬火+回火，可以减少冲头崩裂，使模具提高寿命10倍。 Cr12MoV钢冷冲模 经高温奥氏体化退火+等温退火的预处理后，不但细化晶粒，消除碳化物不均匀性，并使模具服役寿命提高1倍。 9SiCr钢滚丝模 按常规处理，其晶粒度为8—9级，后经超细化预热处理可以达13~14级，抗弯强度及断裂强度分别提高30%和40%。可有效地防止早期失效，寿命可提高1倍。 2、淬火 由于加热温度较高，稍有不慎，即会发现晶粒粗大、氧化脱碳、强度、钢性不佳等。淬火中的快速冷却会形成应力隐患，导致模具在服役中早期失效。例： 4Cr5MoSiV钢制铝合金压铸模，在使用2000余次时发生疲劳开裂，经检测发现模具表面强度为HRC40~44。心部为HRC43~44，且裂纹处有0.1mm的贫碳区，呈粗针马氏体，故判为淬火温度过高，保护不良，表面脱碳所为。 反之，淬火温度过低，易出现网状铁素体，形成沿铁素体的脆性断裂，如铬钢冲头在服役中断裂，镜分析呈马氏+铁素体组织，即加热不足所为。 3.回火 回火在于消除因力，获得合理的硬度，均匀而正确的金相组织，而应力消除程度又与温度、时间成正比关系。见图1： 下图2所示拉深零件，由于工作条件恶劣。 图1 回火温度与应力关系 图2 材料 Q235A 原为Cr12MoV钢经淬火+回火常规热处理，温度要求HRC57，仅能拉深1000件即早期失效，后改为T10A钢采用淬火+中温回火后硬度为HRC55。平均寿命达4000件，而后又改为380~400℃回火，使其硬度在HRC48，则寿命可达6000~8000件。 而Cr12MoV钢制冲头，冲厚2.5mm的钢板，常规淬火+210℃回火硬度降至HRC58~62，寿命仅有1000件，后采用中温410℃回火，硬度降至HRC57~59。不但克服了模具的早期失效，且冲件达到10000件，寿命提高10倍。 由此可见，回火温度和所获硬度对寿命有巨大影响，而且对应力的消除程度、变形等作出反映。 4。软点 淬火加热中，因温度不均匀、保护不良、严重氧化或冷却介质中的污染等，均可造成硬度不均，而使模具强度受损，在模具使用中将出现塌角、变形、掉块等弊病，这对冷镦模、剪切模和中模尤为重要。