冷鍛模具鋼預調質處理對DC53模具鋼組織和性能的影響
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預調質處理對DC53模具鋼組織和性能的影響
精密冷鍛模具是冷作模具的重要種類之一，在五金、首飾、鐘表等行業應用廣泛且需求量巨大，但精密冷鍛模具壽命不高一直是困擾企業的生產難題之一，精密冷鍛模具對模具材料要求的特殊性主要體現在：一方面，由于冷鍛模具受力更大，與冷作沖壓模具側重于提高模具的硬度和耐磨性不同，精密冷鍛模具對力學性能的要求更側重于韌性和硬度的合理匹配，從而避免因硬度過低而導致的模具凹陷，或硬度過高、韌性過低而導致的模具開裂；另一方面，精密冷鍛模具的最高硬度受到嚴格限制，原因是此類模具通常只能在熱處理之后采用小刀具進行雕刻，硬度太高會導致雕刻過程中頻繁斷刀。因此，需要根據精密冷鍛模具的加工及服役條件合理選擇材料的硬度、韌性匹配，進而選擇更合適的熱處理工藝。
目前，精密冷鍛模具鋼通常以Cr12MoV和DC53鋼為主，DC53鋼是在Cr12MoV鋼基礎上改進得到的，在常規的熱處理條件下，其殘余奧氏體幾乎全部分解，一般可省略深冷處理，在較高的硬度下仍可保持較高的韌性。目前，國內外對DC53模具鋼熱處理工藝進行優化的相關學術文獻較少，對DC53等高合金模具鋼增加一道預調質處理工藝（1080℃淬火+700℃回火）之后再進行最終的淬火和回火熱處理，會因為預調質處理過程中較高的淬火溫度促進碳化物及合金元素的充分溶解，使其在回火過程中再均勻彌散析出，碳化物及合金元素的形態、大小和分布得到改善，有利于提高模具的強韌性，但預調質處理對DC53最終淬火回火行為的影響規律并未見文獻報道，因此，有必要研究預調質處理對DC53模具鋼的淬火、回火行為以及對硬度、韌性匹配的影響。
試驗材料為日本大同的DC53模具鋼，其主要化學成分（質量分數/%）為0.95C，0.92Si，0.38Mn，0.005S，0.02P，0.812Cr，2.06Mo，0.17V；用線切割機床加工尺寸為10mm×10mm×55mm的無缺口沖擊試樣若干個用于熱處理后的沖擊性能檢測，確定了4種典型的熱處理制度，見表1。
表1 4種典型熱處理制度
試樣 | 熱處理工藝 |
1 | 1040℃油淬→200℃回火 |
2 | 1080℃油淬→700℃回火→1040℃油淬→200℃回火 |
3 | 1080℃油淬→700℃回火→1040℃油淬→400℃回火 |
4 | 1080℃油淬→700℃回火→1040℃油淬→600℃回火 |
試驗結果表明：
（1）對于經過球化處理的DC53模具鋼，在最終熱處理前增加一道預調質處理，能顯著降低其硬度，改善沖擊韌性。
（2）DC53模具鋼預調質處理、淬火后在400℃回火能獲得相對理想的硬度和韌性匹配。
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