不銹鋼絲擠壓模上模塊尺寸為50mm×50mm×100mm,不銹鋼絲直徑為φ5mm,硬度為38~41HRC,工作條件比較惡劣。模具原用材料Cr12MoV鋼,硬度為60HRC,使用過程中出現磨損下凹,強度及耐磨性能不足,將模具硬度提高到62~63HRC或換用W18Cr4V鋼(硬度為64HRC),均出現斷裂現象、說明其脆性較大。改進熱處理工藝后,使硬度 在60~62HRC,效果較原來有所改善,但壽命仍然不理想,僅能加工約1000件。分析認為,該模塊使用過程中,主要受反復的壓應力、沖擊應力、彎曲應力及摩擦力作用,要求耐壓、抗彎、抗沖擊及耐磨,需要一定的強韌性。
LD鋼是7Cr7Mo3V2Si鋼的簡稱,它既有高速鋼的強度,又有一定韌性,耐磨損、工藝性能優良、變形小,屬高強韌性模具鋼。LD鋼的碳和鉻含量比Cr12MoV鋼的低很多,適當降低鉻含量以改善碳化物的偏析。增加Mo、V的含量,以增加二次硬化能力和提高耐磨性。其碳化物不均勻性低于Cr12MoV鋼,保證了強度和耐磨性,選用LD鋼取代原用模具材料,擬應采取復合強韌化處理工藝,使LD鋼的強韌性和耐磨性能得到充分發揮。
鋼的鍛造加熱溫度為1130℃,始鍛溫度1120℃,終鍛溫度850℃,反復鐓拔以消除帶狀組織,鍛后緩冷并立即進行球化退火,等溫球化退火工藝為860℃加熱,保溫3h冷卻到740℃再等溫4h,爐冷到500℃出爐。退火后硬度為212HBW,退火組織為小球狀珠光體+共晶碳化物。淬火工藝為:先在500℃及800℃二次預熱,然后分別在1100℃、1120℃、1140℃及1160℃加熱保溫10min,油冷淬火,回火工藝為550℃×90min,有利于消除淬火應力。
隨淬火溫度升高,碳化物溶解更充分,強韌性提高,鋼在1140℃淬火及550℃回火有較好的強韌性,但超過1160℃后,由于晶粒粗大,強韌性下降。1140℃淬火,已有較多碳化物溶解,為細針狀馬氏體,針長3級左右,而奧氏體晶粒長大傾向又很小,晶粒度為9.5級,淬火后硬度為61~63HRC,殘留奧氏體含量為25%~30%(體積分數)。
在LD鋼制的冷擠壓模上應用強韌化及復合深冷處理工藝,模具壽命大幅度提高,其中A工藝處理的模具可加工約1萬件,經B工藝即重復深冷處理的模具,可加工1萬件以上,其壽命比調整硬度達60~62HRC的原模具提高10倍以上,工作表面為正常磨損,精整處理后仍可繼續使用,解決了因模具的脆斷或耐磨性不足引起的壽命過低的問題。
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