深入研究如何通过改进热处理工艺来提高LD钢制造的冷镦模具使用寿命

LD(7Cr7Mo2V2Si)钢是我国自行研制的一种高强韧性、高耐磨冷作模具钢，碳含量比65Nb(6Cr4W3Mo2VNb)钢高，钒含量也较高，因此，在保持强韧性的情况下，其抗压、抗弯强度及耐磨性均比65Nb钢高。碳含量相当于Cr12MoV钢的一半，因此，共晶碳化物不均匀度比Cr12MoV钢好得多。Cr的碳化物形成元素，在钢中主要以Cr₂₃C₆型碳化物存在，钢加热到1100℃以上，Cr的碳化物基本上都溶入奥氏体中，提高了钢的淬透性。Mo也是碳化物形成元素，主要碳化物为（Fe，Mo）₆C，其作用与W相似，既可以提高淬透性，强化回火时的二次硬化效果，也能细化晶粒，同时Mo还能降低共晶碳化物的不均匀度。V在钢中能细化晶粒，产生二次硬化，还能提高耐回火性，增加耐磨性。加入Si可以强化基体，提高耐回火性。
与Cr12型冷作模具钢及M2高速钢相比，LD钢具有更高的强度和韧性，而且有较好的耐磨性，东莞弘超推荐LD钢用于制造承受高负荷的冷挤压模具、冷镦模具、冷冲压模具等。
东莞市弘超模具科技有限公司致力于模具钢材应用研究，专业销售冷镦模具钢、冷挤压模具钢以及其它高品质模具钢材（瑞典一胜百模具钢、日本大同模具钢、瑞典UDDEHOLM工具钢、德国葛利兹模具钢、日本日立模具钢以及国产新型模具钢、基体钢、火焰淬火钢、无磁模具钢、空冷钢、红冲模具钢等），提供模具失效分析及模具寿命解决方案“一站式”服务。以下是东莞弘超技术中心通过两个实际案例分析，如何通过改进热处理工艺来提高LD钢制造的冷镦模具使用寿命。

案例一：内六角螺钉冷镦二序、三序冲头
内六角螺钉材料为35钢，硬度为84～90HRB。冲头在自动冷镦机上使用。
⑴、二序冲头：
二序冲头原用60Si2Mn钢制造，其失效形式常为头部镦粗和折断。冲头的折断是由于机床精度差、打重料、零件原材料硬或表面有裂纹等原因造成的，而镦粗是由于模具硬度低和抗压强度低造成的。因此，要求二序冲头有高的屈服强度和一定的韧性。选用LD钢制造二序冲头，使用寿命由60Si2Mn钢的0.3～0.4万件，提高到201～3.9万件。热处理工艺为：600℃、850℃两次盐浴预热，加热系数取40～45S/min；1120℃×20～22s/mm淬油；550℃×1.5h×2次回火。回火后硬度为59～61HRC。
⑵、三序冲头：
三序冲头原用高速钢制造三序冲头，失效形式大部分为折断，只有少部分冲头因镦粗而失效，使用寿命均很低。选用LD钢制作冲头，平均寿命达到 0.8万件。热处理工艺为：600℃、850℃两次盐浴预热，加热系数取40～45s/mm；1100℃加热，淬油；540℃×1.5×2次回火。回火后硬度为61～63HRC。

案例二：M12六角螺栓冷镦二序上模
M12六角螺栓采用双击冷镦工艺成形，选用LD钢制作冷镦二序上模。采用高温淬火、高温回火并经固体氧碳共渗处理，模寿命达到29.6万件。以下是热处理工艺：
⑴、LD钢原用热处理工艺600℃、850℃两次盐浴预热，1140℃×0.4min/mm加热，预冷到1080℃左右淬油，560℃×2h×3次回火。回火后硬度为60~62HRC，使用寿命12.3万件。了解更多有关LD钢产品资讯，敬请关注东莞市弘超模具科技有限公司模具钢材专业网站www.hongchao-dg.cn。
⑵、LD钢冷镦模氮碳共渗工艺：600℃×0.8min/mm+850℃×0.8min/mm两次盐浴加热，1150℃×0.4min/mm加热，预冷到1080℃淬油，560℃×2h×3次回火。加工成品后再施以550℃×5h固体氮碳共渗，最后进行400℃×2h回火。经上述工艺处理后，模具表面经清洗 后呈现银灰色，表面白亮层硬度为1105HV，过渡层硬度为830HV。和原工艺处理模具相比，疲劳强度和耐磨性都有很大的提高，使用寿命从原12.3万件提高到29.6万件，失效形式是疲劳微裂纹，几乎看不到径向放射状的磨损痕迹。
下图为LD钢冷镦模氮碳共渗工艺曲线图：
 

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