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西安工业大学 2.1.1概述
9SiCr钢是低合金刃具用钢，但也常常制作冷作模具零件，效果很好。它比铬钢(Cr2或9Cr2)有更高的淬透性和淬硬性并且有较高的回火稳定性。适合分级淬火或等温淬火。
2.1.2 冷冲压模具的特点
对于冲压模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，钢材的耐磨性取决于碳化物等硬质点相的状况和基体的硬度，两者的硬度越高，碳化物的数量越多，则耐磨性越好。
2.1.3 冷冲压模具主要损坏形式
冲头是冷冲压模具中主要的受力零件，它在工作过程中受载情况和主要损坏形式，主要有以下两种类型:
(1)受冲击载荷:冲头在冲孔时，与板材直接撞击，会导致冲头表面发生变形或压溃。
(2)受弯曲载荷:如遇到形状不平的板材，冲头在冲击时，心部由于承受弯曲载荷，容易发生断裂等失效。
2.1.4 冷冲压模具材料的性能和组织要求
为了获得优异的强韧性和耐磨性，要求冷作模具钢和模具组织具备下列特点: (1)要求淬火-回火后的组织中有一定数量的剩余碳化物，分布要均匀，形态要圆整，尺寸要细小。
(2)马氏体针要均匀，细小，要提高马氏体中板条马氏体的份额。 (3)对于莱氏体钢，改善共晶碳化物形态、粒度、分布，是提高其强人性的关键。
2.1.5 材料的选用
2.1.5.1冲裁模具材料的选用及热处理要求
选用冲裁模具材料应考虑工件生产的批量，若批量不大就没有必要选择高寿命的模具材料;还应考虑被冲工件的材质，不同材质适用的模具材料亦有所不同。对于冲裁模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，钢材的耐磨性取决于碳化物等
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硬质点相的状况和基体的硬度，两者的硬度越高，碳化物的数量越多，则耐磨性越好。常用冲压模具钢材耐磨性 的劣优依次 为碳素工具钢 — 合金工具钢 — 基体钢 — 高碳高铬钢 — 高速钢 — 钢结 硬质合金 — 硬质合金。 此外还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸大小、精度要求等因素对模具材料选择的影响。
1).厚板冲裁模
厚板冲裁模承受的冲压力高于薄板冲模，为重载冲裁模，易磨损、崩 刃 和断裂，所以要求模具材料应具有高的耐磨性和强韧性。
传统模具用钢传统的重载冲裁模具钢种主要有 T8A 、 Cr12MoV 、 W18Cr4V 、
W6Mo5 Cr4V2 等。
其中 T8A 为碳素工具钢，虽然淬透性、韧性比 T10A 钢有所改善，但易残存网状碳化物、热硬性差，只能用于工件批量较小的中厚冲裁模。 T8A 工具钢的热处理工艺为: 790~820 ?水或油 淬， 160~180 ? 回火，硬度 58~61HRC 。
W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2为高速工具钢，具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，但韧性较低，工作时有可能产生崩 刃或断裂，而且价格较贵。建议采用低温淬火、快速加温淬火等工艺措施来改善其韧性。对于工件批量较大的厚板冲裁模，可
以用W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2钢做 凸 模，Cr12MoV 钢做凹模 。 W18Cr4V 钢的推荐热处理工艺: 1220~1250 ? 淬火; 550~570 ? 回火 3 次。
W6Mo5Cr4V2 钢的推荐热处理工艺: 1160~1200 ? 淬火 : 550~570 ? 回火 3 次。
9SiCr合金工具钢可用于制造形状复杂、变形小、耐磨性高、低速切削的工具，如钻头、螺纹工具、铰刀、板牙、丝锥、搓丝板和滚丝轮等。(塑料模具钢时，可用于顶出杆，制造尺寸家大，形状复杂和精度要求高的塑料膜。1)锻后退火:790-810(100/h)保温，冷至600(30/h)出炉空冷，HB200-240。 等温退火与上述温度相同，在冷至720时等温一段时间后出炉空冷。 (2)正火:900-920保温，空冷,HB320-410。
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(3)调质:880-900油淬，回火680-700空冷或炉冷,HB200-240。 850~875? 淬火 硬度 63~64HRC:180-200?回火HRC60-62 避免回火脆。 2.2加热设备的选择 2.2.1 热处理设备概论
在机械制造过程中热处理占重要地位，它对保证产品质量，提高机器工作效能和延长机器使用寿命都起着重要的作用，任何一种热处理工艺，只有通过相应的设备才能实现。
目前，热处理设备的种类已十分繁多，根据它们在热处理生产过程中所完成的任务，通常将热处理设备分为主要设备和辅助设备两大类。威力增加产量、提高质量和改善劳动条件，推行流水生产和自动化生产，又组合成了许多综合热处理设备——热处理联合机。
主要设备是完成主要热处理工序所用的设备，包括加热设备和冷却设备。这类设备对热处理效果和产品质量起到决定性的作用，两者之间又以加热设备为主要，包括各种热处理炉和加热设备。
辅助设备是完成各种辅助工序及主要工序中的辅助动作所用的设备及各种工夹具。主要包括清洗设备、校正设备、起重运输设备、控制气氛设备及各种工夹具等。
热处理炉是最主要的热处理设备。为了便于选择使用和分析比较，常依一下几种特征进行分类:
(1)按热能来源分类:电阻炉、燃烧炉。
(2)按工作温度分类:低温炉(?650?)、中温炉(650,1000?)、高温炉(>1000?)。 (3)按炉膛介质分类:自然介质炉、浴炉、可控气氛炉、真空炉。 (4)按作业规程分类:周期作业炉、连续作业炉。 2.2.2 电阻炉的选择 9
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热处理电阻炉的基本工作原理，是电流通过电热元件是由于电流的热效应而产生热能，借辐射或对流作用，将热量传至加热工件表面，使工件加热。热处理电阻炉又可分为箱式电阻炉和井式电阻炉。
热处理燃烧炉的基本工作原理:是通过燃料在燃烧室燃烧后，进入炉膛内，借辐射、对流或传导的作用加热工件。热处理燃烧炉可分为:固体燃烧炉、液体燃烧炉和气体燃烧炉。
热处理电阻炉与燃料炉相比，具有结构简单、体积小、操作方便、炉温分布均匀以及温度控制准确等特点，在热处理生产上得到了十分广泛的应用。因此选用电
阻炉，又因为加热小型零件，所以最终选用中温箱式电阻炉作为此次的热处理设备。
2.3本课题的研究方案 2.3.1 本课题研究过程总述
该课题主要内容是拟采用直径为50mm,长50mm的棒状9SiCr钢试样，进行热处理，然后打磨试样，观察金相组织。并结合硬度实验来获取9SiCr钢达到机械性能，物理性能，工艺性能等，从而得到最适宜的热处理工艺的目的。
2.3.2 实验设备
中温箱式电阻炉、砂纸(粗细总共4种)、玻璃、砂轮机、抛光机、金相显微镜、吹风机、洛氏硬度机。
2.3.3 实验材料
Φ50*50mm的9SiCr钢试样、油、4%的硝酸酒精溶液、三氧化二铬、细铁丝、无水乙醇。
2.3.4 实验步骤
(1)观察试样原组织。将试样在砂轮机上磨倒角，然后金相制样，观察金相，得到试样金相组织形貌图，测硬度。
(2)将试样在800?预热5min。
(3)将试样在950?保温后淬火，然后油冷。磨制金相，观察金相，得到试样金相组织形貌图，测硬度。
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(4)将淬火后的工件进行低温回火处理(180-200?)，金相制样，观察金相组织，得到试样金相组织形貌图，测硬度。
第三章 、热处理工艺
2012冷冲压模具选材及热处理工艺方案设计
