低碳钢冷作模具的低碳马氏体强烈淬火

一些国家已在冷作模具钢标准中列入了低碳马氏体钢(≤0.25%C)，例如在ISO4957.1999《冷作合金工具钢》中有下列钢种：5CrMo4钢(≤0.07%C)、7CrMoNi2钢(≤0.10%C)、20Cr13钢(0.16%～0.25%C)；德国工具钢种：21MnCr5钢(0.16%～0.24%C)、X6CrMo4钢(≤0.07%C)、15NiCr18钢(0.10%～0.17%C)。

国内也有不少应用低碳马氏体钢强烈淬火工艺制造冷作模具的实例。

(1)20钢锯齿锁紧垫圈冲模　该冷冲模用于冲压65Mn钢带(179HBS～217HBS)。原采用T10钢(48HRC～50HRC)，使用寿命<1500次；后采用Cr12MoV钢(48HRC～50HRC)，使用寿命3000次；而采用20钢(46HRC～48HRC)，使用寿命高达3～4万次，其处理工艺为：(910±10)℃加热，10%NACL盐水冷却，不回火直接使用，而且成本低廉。

(2)Q235钢剪板机刀片螺栓锻件胎模冲头　曾选用GCr15、9SiCr、T8及45钢，由于工件有咬模、粘模现象发生，锻坯很难从模具中冲出，致使冲头产生塑性变形、弯曲和断裂，寿命较短，每10件冲头约冲螺栓800～1200件；而采用Q235钢做冲头材料，经950℃×5min盐炉加热，10%NACL盐水冷却淬火后不回火直接使用，硬度为36HRC～40HRC，每10件冲头能冲螺栓2000件以上，而且失效形式为塑性变形，消除了冲头使用中碎裂现象，保证了操作者的人身安全。

(3)20CrMnTi钢压制铝套冷挤压模　D16、D20型压制钢丝绳铝套冷挤压模　原采用CrWMn钢淬火回火后，硬度为45HRC～50HRC，尽管硬度要求在冷挤压模中较低，但是由于CrWMn钢碳化物不均匀性比较严重，很难避免网状、带状碳化物，因此造成崩刃、开裂而早期失效，使用寿命仅为1000多件，有的仅几百件甚至几十件。选用20CrMnTi钢制作D16、D20铝套冷挤压模，经950℃加热盐水淬火后，不回火直接使用，模具硬度为46HRC～48HRC，压制铝套2000多件，仍在继续使用。

(4)20Cr钢冷作模具　该钢经渗碳淬火表面强化处理后，可使模具表面获得细针状回火马氏体，硬度为58HRC～62HRC；心部获得低碳马氏体组织，硬度35HRC～40HRC，基体强韧性高，可满足冷作模具高硬度、高强度、高韧性的使用性能要求。例如，汽车软管锌合金接头八角模冲头，硬度要求58HRC～62HRC。原采用Cr12MoV钢制造的八角模的寿命很短，往往不到2000件就断裂；把冲头材料换成20Cr钢并经渗碳处理后，渗层深1.0mm～1.2mm，硬度为60HRC～62HRC，使用寿命提高到3万件。

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