LD钢在高耐磨冷作模具中的应用及热处理

技网蠹NTTLUWWWSZMOLOSOM模具制造立体传媒电子商务平台LD钢在高耐磨冷作模具中的应用及热处理赵昌胜安徽省模具热处理研究中心安徽宿州234000【摘要】随着模具技术的发展，新型模具材料LD钢在高耐磨冷作模具中的应用越来越广泛。本文简要介绍LD钢的化学成分及特性以及LD钢在模具中应用效果及热处理工艺。关键词LD钢；高耐磨冷作模具；热处理工艺中图分类号TG161文献标识码BTHEAPPLICATIONOFLDINHIGHWEARRESISTINGCOLDWORKDIESTEELANDHEATTREATMENT【ABSTRACT】WITHTHEDEVELOPMENTOFDIETECHNOLOGY，NEWDIEMATERIALLDINTHEAPPLICATIONOFHIGHWEARRESISTINGCOLDWORKDIESTEELISMOREANDMOREWIDELYTHEPAPERGIVESABRIEFINTRODUCTIONOFLDSTEELCHEMICALCOMPOSITIONANDCHARACTERISTICSANDAPPLICATIONEFFECTSOFLDSTEELINTHEDIEANDTHEHEATTREATMENTPROCESSKEYWORDSLDSTEEL；HIGHWEARRESISTANCECOLDWORKDIE；HEATTREATMENTPROCESSL引言高耐磨冷作模具是将板材或棒材拉延、冷镦冲压或挤压成形的工具。在工作时要承受高负荷、大冲击、高耐磨，同时伴有较高的温度，其工作条件非常恶劣，因此对模具要求具有高硬度、高耐磨性、高淬透性、高淬硬性以及较好的韧性，同时还必须有较好的冷热加工性能。传统上对于高耐磨冷作模具往往采用高碳高合金钢，如CRL2型钢和高速钢，这类钢具有较高的硬度、强度和耐磨性，但该类钢属莱氏体钢，组织中含有较多的共晶碳化物，其碳化物呈不均匀分布，严重降低其韧性，易出现崩刃、脆裂现象，导致模具的早期失效。理想的模具材料是既有高的强度、热硬性、耐磨性，又有较好的塑性和韧性。近年来，我国自行研制开发的高强韧性、高耐磨性的LD钢，基本上能同时满足以上条件，推进了模具技术的发展，延长了模具的使用寿命。2LD钢的性能及应用LD钢是我国自行研制开发的高强韧性、高耐磨性冷作模具钢，该钢是为了克服CRL2型高碳高铬耐磨钢因碳化物偏析易开裂的缺点，通过降低碳、铬含量，适当增加MO和V的含量，以便提高钢的强韧性的同时，保持和改善其耐磨性。LD钢的强韧性和耐磨性均优于CRL2MOV钢，合金元素含量和碳含量比65NB钢稍高，所以在保持高韧性的情况下，其抗压、抗弯强度以及耐磨性均优于65NB钢，适合制造承受高载荷的冷镦、冷挤、冷冲模具等。21LD钢的化学成分LD钢是7CR7MO2V2SI钢的简称，其化学成分如表1所示。表1LD钢的化学成分质量分数CCRVSIMNMOPS07067017O070200O8O75022O1200502500030003022LD钢的物理性能LD钢的临界温度见表2。表2LD钢的临界点OC856915720806105温度近似值LIL1L23LD钢与几种莱氏体钢的性能比较LD钢与几种莱氏体钢的性能比较如表3所示。92模具制造2013年第11期CEPC。5际12工577贸588城88中国昆山网址W1STITEOLLL表3LD钢与几种莱氏体钢的性能比较抗弯强度抗压强度冲击韧度挠度硬度钢种OR66MPA0MPAVCMFMMHRCLD2，5503，0205，0805，59094123121661W18CR4V3，1563，2542，1662，9692463W6M05CR4V22，7404，500216LCR122。2602。95019346L24LD钢的热加工LD钢的热加工性能好，宜缓慢加热保证烧透，加热温度不宜过高，应严格控制在1，150C以下，否则容易锻裂，锻后宜缓冷，模具锻造时应反复镦拔3次，以便保证碳化物完全破碎，并获得均匀分布的碳化物，为以后的热处理创造条件，并有利于模具使用寿命的提高。表4为LD钢锻造工艺规范。表4LD钢锻造工艺规范加热温度，L始锻温度L终锻温度I冷却方式1，1201，130I1,0801，120F850L缓冷炉冷或砂冷3LD钢的热处理工艺LD钢是一种高强韧性、高耐磨性冷作模具钢，其含碳量相当于CRL2MOV钢的一半左右，因此其共晶碳化物比CRL2MOV钢低得多。CR是碳化物形成元素，在钢中主要以CR23C6型碳化物存在。加热L，IO0C以上，铬的碳化物大量溶入奥氏体中，提高了钢的淬透性。钼也是碳化物形成元素，主要碳化物为FEMOC，其作用与W相似，既可提高淬透性，强化回火时的二次硬化效果，也能细化晶粒，同时钼还能降低共晶碳化物的不均匀度。V是能细化晶粒，强烈引起二次硬化的元素，可提高回火稳定性，增加耐磨性。加入质量分数1左右的硅是为了强化基体，提高钢的回火稳定性。其热处理工艺如下31预备热处理1锻后一般退火加热温度为840860OC，保温23H，炉冷至550C以下出炉空冷，退火后硬度220HBS。主要是为了消除应力，降低硬度，便于机械加工。2锻后等温球化退火加热温度为84O860，保温23H，炉冷至700OC一740，保温46H，炉冷至550以下出炉空冷，退火后硬度22OHBW，组织力铁素体基体上均匀分布着球状碳化，除了一般退火的原因外，还为模具淬火作好组织准备。32LD钢的淬火及回火1LD钢的淬火。LD钢具有良好的淬透性，680MM可在油中淬透。淬火温度为1，100L，150油冷或空冷。淬火后约有34体积分数的残留奥氏体，所以淬火后变形小，LD钢淬火温度与硬度、晶粒度、残留奥氏体量关系见表5。2回火。为使奥氏体充分转变为马氏体，必须进行高温回火，回火温度一般选择530CI二570为宜，回火次数23次，每次回火时间L2H，回火后硬度为5862HRC，表6为不同淬火、回火温度后硬度的变化。表5LD钢的淬火温度与硬度、晶粒度、残留奥氏体量的关系淬火温度10501，1001。1501210硬度HRC57606160晶粒度级L11210L191078残留奥氏体量体积分数，1433I3534表6不同淬火、回火温度后硬度的变化40049051O5305505705906101，IO0C油淬58662162262361159758356_81150C油淬6036226296316216075855823推荐热处理工艺1，150淬火，550OC回火3次，强韧性综合指标最佳。4低淬低回，生产实践证明，有时为了提高模具的韧性，也可采取“低淬低回”的工艺，淬火温度1,050一1，080，回火温度为180一220CI二，回火2次，硬度为5860HRC，适当降低淬火温度，加热过程中让足够的碳和合金元素溶入奥氏体，淬火后获得高硬度马氏体组织和少量残留奥氏体，降低了热应力。采用低温回火，旨在消除淬火应力，并使其尽量保持淬火状态的尺寸，减少热处理变形。此工艺特点是模具可获得较高的硬度和耐磨性，适于制造既能在较大压力下工作，又能承受一定冲击载荷，形状复杂的冷镦冲头。5LD钢的深冷处理。在淬火后经零下196深冷处理，马氏体发生了分解，并析出大量的散细碳化物，孪晶马氏体的孪晶线发生弯曲；部分残留奥氏体变成马氏体，可进一步提高模具尺寸稳定性和使用寿命。4LD钢模具应用效果LD钢目前已广泛应用于高耐磨强韧性冷作模具上，并且已取得明显效果，模具使用寿命大大提高，表7列出了几例实际应用效果。5结论1LD钢是高强韧性冷作模具钢，该钢为了克服模具制造2013年第11期93晷技网蠹H1PWWWSZMOLOSOM模具制造立体传媒电子商务平台搞好模具热处理是模具升级必由之路陈国州宁波模具行业协会浙江宁波315000【摘要】叙述了我国热处理的现状，分析了真空淬火热处理的劣势，提出了一种创新热处理新工艺一复合淬火工艺，阐述了复合淬火工艺的的多种优点，经过30多年的实践证明，复合淬火X艺具有独特的技术优势和广阔的应用前景。关键词热处理；真空淬火；复合淬火中图分类号TG161；TB497文献标识码BIMPROVETHEDIEMOLDHEATTREATMENTISTHEROUTEONEMUSTTAKEDIEMOLDINDUSTRIALUPGRADE【ABSTRACT】DESCRIBESTHEPRESENTSITUATIONOFHEATTREATMENTINOURCOUNTRY，ANALYZESTHEVACUUMQUENCHINGHEATTREATMENTOFDISADVANTAGE，THISPAPERPROPOSESAINNOVATIONHEATTREATMENT，NEWPROCESS，QUENCHINGPROCESS，THISPAPEREXPOUNDSTHEVARIETYOFADVANTAGESOFCOMPOSITEOFQUENCHINGPROCESS，AFTERMORETHAN30YEARSOFPRACTICEHASPROVEDTHATTHECOMPOSITEQUENCHINGPROCESSHASAUNIQUETECHNICALADVANTAGESANDBROADAPPLICATIONPROSPECTSKEYWORDSHEATTREATMENT；VACUUMQUENCHING；COMPOSITEQUENCHINGL引言提高模具产品质量和延长使用寿命的关键工序，是模热处理是模具产品长期沿用，必不可少工序，是具升级、可持续发展、创品牌共性技术、搞好模具热处CRL2型高碳、高铬耐磨钢因碳化物偏析的缺点，适当降低了碳和铬的含量，适当增加MO和V的含量，以便在提高钢的强韧性的同时，保持和改善其耐磨性。LD钢的强韧性和耐磨性均优于CR12MOV钢。2由于LD钢具有高强韧性和高耐磨性，因此适于制造承受高载荷的冷挤、冷镦、冷冲模具等。使用寿命比CRL2型钢模具提高几倍甚至十几倍。如用CR12MOV钢制造的冷挤压凸模平均使用寿命8万件，而用LD钢制造的模具平均寿命达5O万件。3LD钢经L，100L，150淬火，表7LD钢与CRL2MOV等钢制模具使用寿命比较模具模具材料被加工件模具硬平均寿命失效形式提高名称度HRC效果链板LD钢链板606290，000120，000件磨损、开裂提高冲裁模CR12MOV钢链板576030，000350，000件崩刃、开裂3倍冷剪LD钢薄板585930，000件磨损、疲劳开裂提高刀模CRL2MOV薄板57602,0002，500件崩刃、开裂810倍60SI2MNLD钢薄板596L1139万件疲劳裂纹、折断提高冲头模60SI2薄板596L0304万件镦粗折断3L0倍冷挤LD钢花键套筒596L4，00010，000件开裂提高凸模WOMO5CR4V花键套筒6062300500件崩裂LO20倍六角螺LD钢六角螺栓586043万件疲劳裂纹提高栓冲模5CR4MO3SIMNVA六角螺栓586063万件端面开裂67倍LD钢薄板58594072万件变形或出现麻点提高冲模9CRSI薄板56581010万件开裂46倍530570C回火3次，每次12H，可获得比高速钢、CRL2型钢等其他莱氏体钢高得多的综合力学性能。LD钢回火具有二次硬化现象。LD钢经1，1502淬火，550C回火3次，强韧性综合指标最佳。