答疑解疑

針對主題：精沖模具材料及汽車用鋼和帶材

熊惟皓

華中科技大學教授、博士生導師，享受國務院政府特殊津貼專家，兼任中國機械工程學會材料分會理事、中國汽車工程學會材料分會理事，主要從事金屬陶瓷和有色金屬合金研究，承擔和參與國家自然科學基金重點項目和面上項目、國家數(shù)控重大專項、863計劃和國防預研等項目共20余項；作為第一發(fā)明人，獲發(fā)明專利15項；作為第一完成人，獲國家技術發(fā)明二等獎1項，省部級技術發(fā)明一等獎1項、二等獎2項、三等獎1項。

問

材料的冷軋是否會加劇其各向異性，各向異性能否通過后處理改善？

專家答疑：

金屬材料在冷軋過程中，由于加工硬化的原因使金屬材料隨軋制變形量的增加而使抗拉強度增大，且軋制方向的抗拉強度大于垂直軋制方向的抗拉強度，因此出現(xiàn)各向異性，并隨著變形量的增大，材料的各向異性加劇。通常，金屬材料的各向異性可通過后續(xù)的退火工藝處理，使得超過臨界變形量的變形組織加熱至金屬材料的再結晶溫度以上進行再結晶退火，變形組織會發(fā)生重新形核與晶粒長大，形成無畸變的新晶粒，致使變形金屬材料的冷軋各向異性得到消除。

問

Cr12MoV、SKD11的具體熱處理工藝是怎樣的？

專家答疑：

SKD11為日本工具鋼牌號，是一種廣泛應用的冷作模具鋼。日本日立鋼廠和大同鋼廠均有生產(chǎn)，其化學成分占比為：C(1.50%）、Si(0.25%）、Mn(0.45%）、Cr(12.0%）、Mo(1.00%）、V(0.35%）。我國國家標準牌號Cr12MoV為SKD11鋼的參考對應牌號，SKD11模具鋼淬火性好，熱處理變形量小，其熱處理工藝可參考Cr12MoV鋼合適的熱處理工藝。Cr12MoV鋼合適的熱處理工藝為：⑴模具要求高硬度、高耐磨性能時，采用1000～1030℃油淬，然后180～200℃回火，硬度可達61～63HRC；⑵模具較精密復雜且要求硬度高變形量小時，采用1000～1030℃油淬，然后500～520℃回火，硬度可達60～61HRC；⑶模具熱處理還可考慮在1130℃油淬，然后520～560℃回火1～3次，可獲得二次硬化效果；⑷模具熱處理采用1030～1130℃油淬及中溫400℃回火工藝，可使模具的斷裂抗力獲得增強，并使模具的壽命得到提高。

問

雙細化處理現(xiàn)階段主要有哪些方法或工藝實現(xiàn)？

專家答疑：

冷作模具鋼中含有大量的碳化物，經(jīng)雙細化處理后，使晶粒和碳化物得到明顯的細化，顯著提高了模具鋼的強韌性。雙細化處理工藝與常規(guī)熱處理工藝相比，可采取多次循環(huán)淬火（可達3～4次）處理后再進行回火，致使碳化物細化、圓整，且彌散分布。通過雙細化處理后，可使模具鋼的強韌性和模具壽命得到大幅度的提高。

問

國內(nèi)材料達不到使用要求，國外材料費用過高，有沒有一款適合大家使用的精沖材模具料？

專家答疑：

國內(nèi)沖壓模具行業(yè)正在不斷縮小與發(fā)達國家的技術差距，不少國產(chǎn)精密沖壓模具在主要性能上已經(jīng)能夠和進口產(chǎn)品相媲美，并逐步替代進口模具，其中，相當一部分產(chǎn)品已出口到美國、日本等工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)。國內(nèi)沖壓模具行業(yè)今后會進一步提升技術和工藝水平，不斷提高沖壓模具的國際競爭力。例如，

⑴SKD11為日本工具鋼牌號，是一種廣泛應用的空冷硬化冷作模具鋼，SKD11屬于高碳高鉻鋼，含碳量為1.5%，保證了馬氏體的高硬度和碳化物的形成，提高了模具材料的硬度和耐磨性。SKD11的鉻含量較高（達12%），因此具有良好的淬透性，淬火、回火后的硬度60HRC左右。實際中，SKD11鑄態(tài)時存在不均勻的魚骨狀共晶碳化物，可采用“三向鍛造工藝”使碳化物形貌和分布狀態(tài)得以改善。國內(nèi)生產(chǎn)的Cr12MoV鋼可較好地替代SKD11鋼。

⑵QHZ為日本山陽特鋼生產(chǎn)的模具鋼，是一種兼具韌性及高溫強度的半高速鋼。與S790鋼相比，碳含量降低了50%，釩含量降低70%。由于減少了碳、釩的含量，從而極大地改善了碳化物的均勻性，使淬火后的抗彎強度、塑性和沖擊韌性得到明顯提高。QHZ仍具有良好的二次硬化效果和熱穩(wěn)定性，回火后硬度60HRC左右。國內(nèi)生產(chǎn)的6W6Mo5Cr4V鋼可較好的替代QHZ鋼。

⑶S790為奧地利百祿鋼廠生產(chǎn)的模具鋼，具有高抗壓強度、高耐磨粒磨損和良好的韌性，同時還具有良好的淬透性和熱處理尺寸穩(wěn)定性。S790屬于高強度高耐磨冷作模具鋼，與QHZ相比，鉬、釩含量均大幅度增加，在高溫回火過程中彌散析出VC、W2C和Mo2C等碳化物，產(chǎn)生二次硬化效應，顯著提高了鋼的硬度、耐磨性和高溫紅硬性。S790經(jīng)高溫回火后硬度可達63～66HRC。值得注意的是過高的碳含量會使材料韌性降低。國內(nèi)生產(chǎn)的W6Mo5Cr4V2Al可較好的替代S790鋼。

針對主題：精沖材料的球化退火條件

陶雨

德國達姆施塔特工業(yè)大學機械工程博士，中國西北工業(yè)大學飛機工程學士，中國汽車工業(yè)協(xié)會理事，2008年加入德國威爾斯集團，2009年進入威爾斯新材料太倉有限公司，任材料應用技術部經(jīng)理，1998年獲得國防科技進步二等獎。

問

材料球化時球的大小、均勻度和球分布有沒有具體的技術參數(shù)要求？

專家答疑：

沒有。但是可以根據(jù)德國SEP1520來分級別，該掛圖包括了五項七組標準圖譜，包括：⑴鐵素體含量1.1～1.3級；⑵碳化物大小2.0～2.3級；⑶珠光體含量3.0～3.3級；⑷網(wǎng)狀碳化物4.0～4.3及5.0～5.3級；⑸條狀碳化物6.0～6.3及7.0～7.3 級。

問

材料球化率對精沖的影響是什么？

專家答疑：

精沖作為一種追求沖裁面光潔的加工工藝，對其加工對象的內(nèi)部組織有一定的要求。對于含碳量（甚至合金元素含量）達到一定程度的材料，只有碳化物呈球狀時，其內(nèi)部組織和機械性能才適用于精沖工藝。

問

High strength/Micro alloyed這類材料成形后硬度是表面硬度還是整體硬度？零件表面如果機加工是否影響材料硬度？

專家答疑：

是整體硬度。如果使用低合金高強鋼的話，零件表面機加工不會影響其硬度。

問

為何理論技術標準要求與實際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的問題存在較多變差，解決起來比較繁瑣？

專家答疑：

從材料角度來說，其內(nèi)部組織和機械性能的持續(xù)穩(wěn)定是精沖工藝減少變差的基本要素，而模具及零件設計也是關鍵因素。

問

精沖件將不再需要熱處理是如何做到的？是選用本身有硬度（強度）的材料來進行精沖工藝嗎？

專家答疑：

一般來說，不需要熱處理的精沖件是采用極細晶粒的低合金高強鋼，其晶粒度等級在11級以上。