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3Cr2W8V熱模具傳統(tǒng)的熱處理工藝

合金鋼3Cr2W8V制作的熱模具的制造工藝流程為：下料→鍛造→退火→機加工→熱處理，模具熱處理后的硬度要求為：HRC42—46。

模具傳統(tǒng)的熱處理工藝為：淬火：550℃裝爐（箱式電阻爐加熱，加熱時模腔用“生鐵屑+滲碳劑”保護，以防止模腔脫碳），保溫40min；再升溫至1060℃，保溫120min，然后出爐油冷至室溫。

回火：加熱溫度為580℃，保溫240min（采用井式回火爐加熱）。  用該工藝熱處理過的模具硬度符合要求，但模具壽命較短，平均使用1500次。模具費用較高，同時更換模具頻繁，影響生產(chǎn)。

我們對報廢模具進行斷口分析，觀察到均為典型的疲勞斷裂，疲勞源在刃口處，沿45°方向向心部擴展，疲勞斷口面積與靜力斷口面積之比為1：3，在疲勞區(qū)的后部有明顯的宏觀淺溝。同時還觀察到沿模腔軸向分布有10~20條裂紋，裂紋上寬下窄（以工作位置定），一般發(fā)展到工作區(qū)終止。疲勞斷口即由其中一對裂紋（大部交成

180°）處起始擴展。

通過上述分析，認為模具失效的原因為：

（1）從靜力斷口面積較大，疲勞斷口后部疲勞溝較淺較寬，可以判斷模具處在高應(yīng)力狀態(tài)下工作。

（2）從模腔表面及軸向裂紋兩側(cè)出現(xiàn)脫碳組織判斷，模腔表層工作溫度可能高于3Cr2W8V的臨界點Ac1（800℃）點。

（3）模具工作溫度較高（工件始鍛溫度為1200℃，終鍛溫度為800℃），工作時會發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，模具工作時，工作應(yīng)力與組織應(yīng)力、熱應(yīng)力疊加，在每個工作周期的某一瞬間達到大實際應(yīng)力值，而增大了裂紋的產(chǎn)生和擴展的可能性，從而導(dǎo)致疲勞斷裂，降低模具的使用壽命。

3  改進后的熱處理工藝

隨著淬火溫度的升高，淬火硬度也有所提高，低于1200℃淬火時，回火時2次硬化現(xiàn)象不明顯。若高于此溫度淬火，碳化物溶解較多，奧氏體合金度增加，從而強化了馬氏體，回火時由馬氏體中析出較多的彌散碳化物，2次硬化才顯示出來。

提高回火溫度，以防止在模具使用過程中發(fā)生馬氏體向屈氏體轉(zhuǎn)變，以減小組織應(yīng)力。由傳統(tǒng)工藝1次回火，改為3次回火，以使淬火后，材料中低硬度的殘余奧氏體較充分地轉(zhuǎn)變?yōu)楦哂捕鹊?次馬氏體，提高模具力學(xué)性能。

改進后的熱處理工藝為：

淬火：550℃裝爐（箱式電阻爐加熱，加熱時模腔用“生鐵屑+滲碳劑”保護，以防止模腔脫碳），保溫40min；再升溫至1150℃，保溫120min，然后出爐油冷至室溫。

回火：回火3次，每次加熱溫度為660℃，保溫90min（采用井式回火爐加熱）。

用該熱處理工藝處理的模具使用壽命可達4500次，降低了模具費用，提高了生產(chǎn)效率。