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新型模具钢7CrSiMnMoV(CH-1)火焰淬火钢开发应用
作者:YuenDai      点击数:次      发布时间2018-05-15
新型模具钢7CrSiMnMoV(CH-1)火焰淬火钢的开发应用
 
该模具钢一般在高温、高速、高负荷条件下使用,通常采用耐高温、耐磨、合金成分较高的合金钢、耐热钢、硬质合金等难加工材料制成。为了提高寿命还须进行特定的热处理工艺或表面强化工艺,所以加工难度很大。超硬刀具切削、电、化学加工等特殊的加工方法可以解决一些问题,但成本明显增加。 
 
我国广泛使用的冷作模具钢有CrWMn 和Cr12型钢等。前者的缺点是易形成网状碳化物,而后者共晶碳化物带状偏析严重,结果都使钢的强韧性降低,导致模具易崩刃、断裂而早期失效。为了改善强韧性,生产上采用了多种强韧化工艺,如低温淬火工艺等。另一方面,人们通过合金化方法,在努力寻求性能更为优越的冷作模具钢。火焰淬火模具钢 7CrSiMnMoV(代号CH-1)即是工业发达国家近年开发和使用的新型模具钢,其主要特点如下: 
 
(1)强韧性好火焰淬火具有和整体淬火相近的硬度和各种性能。淬硬层下有高韧性基体作衬垫,工作时刃口不易产生开裂、崩刃现象。采用表面强化工艺后硬化层保留了一定的压应力(304MPa),可提高疲劳强度,使模具获得较高的使用寿命。 
 
(2)淬火变形小当模具全部加工成型后,在刃口用氧-乙炔火焰加热至淬火温度,然后空冷即达到淬火目的,不须其它加工,所以变形很小。 
 
(3)修复方便可焊性好,制造有偏差时可用相应的焊条进行补焊,经打磨修整即可达到理想的效果。 
 
(4)节省费用,降低成本由于只需氧-乙炔气源,不受场地、装备的限制,操作方便。省去整体淬火多次加热回火的繁琐工序,提高了生产率。初步统计结果,7CrSiMnMoV钢采用火焰淬火工艺制造的模具与Cr12钢模具相比省电约80%,劳动生产率提高约20%,热处理总费用降低70%左右,模具寿命提高1.5倍以上。 
 
汽车、摩托车用大型模具切边刃口通常采用Cr12或Cr12MoV钢材料。由于模具尺寸较大,又多为三维异型曲面,不论采用整体结构或镶拼结构,加工都十分困难。整体结构浪费材料,工艺的可行性要受到热处理炉口尺寸的限制。镶拼结构热处理以后变形大,消除变形困难,且容易降低模具的精度。火焰钢的出现首先是在汽车行业得到应用和推广,继而在模具制造中也得到越来越多的应用。
 
7CrSiMnMoV钢的主要化学成分见表1。 
表1   7CrSiMnMoV钢的化学成分质量分数w(%) 
钢号              C             Si            Mn           Cr          Mo           V
7CrSiMnMoV    0.65~0.75    0.85~1.15    0.65~1.05    0.9~1.2    0.2~1.5    0.15~0.30
 
例: 7CrSiMnMoV 退火后粗加工、磨平,在加工中心加工出刃口形状,钳工修配、安装调试后火焰淬火,淬火预热温度一般控制在180~200℃,预热1~1.5h。对单一的大型、整体、封闭型腔模具可用喷枪直接预热。淬火加热火焰为中性焰,火焰长度10~15mm,氧气压力控制在49~69MPa,乙炔压力控制在4.9~6.9MPa。加热时火焰距离加热面1~3mm,距离刃口边沿4~6mm,加热带控制在2~3mm,距离刃口边沿4~6mm,加热的速度控制在160~200mm/min。模具的最终硬度基本可控制在52~62HRC,淬火的深度达1.5mm,由于火焰淬火以后材料尺寸变化量远小于整体淬火,长度在300mm以内的镶块结构模具,结合缝之间的间隙<0.12mm,这对于冲裁模具而言其寿命和精度是完全满足要求的。
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