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3Cr2W8V热模具传统的热处理工艺

合金钢3Cr2W8V制作的热模具的制造工艺流程为：下料→锻造→退火→机加工→热处理，模具热处理后的硬度要求为：HRC42—46。

模具传统的热处理工艺为：淬火：550℃装炉（箱式电阻炉加热，加热时模腔用“生铁屑+渗碳剂”保护，以防止模腔脱碳），保温40min；再升温至1060℃，保温120min，然后出炉油冷至室温。

回火：加热温度为580℃，保温240min（采用井式回火炉加热）。  用该工艺热处理过的模具硬度符合要求，但模具寿命较短，平均使用1500次。模具费用较高，同时更换模具频繁，影响生产。

我们对报废模具进行断口分析，观察到均为典型的疲劳断裂，疲劳源在刃口处，沿45°方向向心部扩展，疲劳断口面积与静力断口面积之比为1：3，在疲劳区的后部有明显的宏观浅沟。同时还观察到沿模腔轴向分布有10~20条裂纹，裂纹上宽下窄（以工作位置定），一般发展到工作区终止。疲劳断口即由其中一对裂纹（大部交成

180°）处起始扩展。

通过上述分析，认为模具失效的原因为：

（1）从静力断口面积较大，疲劳断口后部疲劳沟较浅较宽，可以判断模具处在高应力状态下工作。

（2）从模腔表面及轴向裂纹两侧出现脱碳组织判断，模腔表层工作温度可能高于3Cr2W8V的临界点Ac1（800℃）点。

（3）模具工作温度较高（工件始锻温度为1200℃，终锻温度为800℃），工作时会发生组织转变，模具工作时，工作应力与组织应力、热应力叠加，在每个工作周期的某一瞬间达到大实际应力值，而增大了裂纹的产生和扩展的可能性，从而导致疲劳断裂，降低模具的使用寿命。

3  改进后的热处理工艺

随着淬火温度的升高，淬火硬度也有所提高，低于1200℃淬火时，回火时2次硬化现象不明显。若高于此温度淬火，碳化物溶解较多，奥氏体合金度增加，从而强化了马氏体，回火时由马氏体中析出较多的弥散碳化物，2次硬化才显示出来。

提高回火温度，以防止在模具使用过程中发生马氏体向屈氏体转变，以减小组织应力。由传统工艺1次回火，改为3次回火，以使淬火后，材料中低硬度的残余奥氏体较充分地转变为高硬度的2次马氏体，提高模具力学性能。

改进后的热处理工艺为：

淬火：550℃装炉（箱式电阻炉加热，加热时模腔用“生铁屑+渗碳剂”保护，以防止模腔脱碳），保温40min；再升温至1150℃，保温120min，然后出炉油冷至室温。

回火：回火3次，每次加热温度为660℃，保温90min（采用井式回火炉加热）。

用该热处理工艺处理的模具使用寿命可达4500次，降低了模具费用，提高了生产效率。