深度解读Cr12系列高合金冷作模具钢锻造特点和六面锻造工艺

国产Cr12系列高合金冷作模具钢包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1、Cr12W、Cr12V、Cr12Mo等，进口Cr12系列高合金冷作模具钢包括日本日立模具钢SLD、SLD-MAGIC、日本大同模具钢DC1、DC2、DC3、DC5、DC8、DC11、瑞典一胜百模具钢XW-5、XW-41/XW-42、德国葛利兹模具钢W.1.2379、瑞典乌德霍姆工具钢SVERKER-3、SVERKER-21等，这些牌号钢种均属于莱氏体钢，铸态下有共晶组织存在，需要进行充分热加工，将网状共晶碳化物打碎。这种钢由于碳化物数量较多，一般情况虽经钢厂的热加工，但往往仍存在着一定的碳化物偏析。一些不正规小厂生产的Cr12钢、Cr12MoV钢碳化物偏析更严重，使钢的力学性能呈各向异性易引起热处理后的变形与断裂。因此在使用这两种钢制作较复杂模具时，应对原钢材进行锻造，并反复镦粗、拔长，以消除钢中碳化物的不均匀性，这也有利于减少模具加工后的热处理变形和断裂。
不能把锻造简单地理解为毛坯成形。锻造不但可以将铸锭或型材中的气孔、疏松、缩孔、微裂纹焊合起来，提高锻坯的致密度，而且可以碎化、细化共晶碳化物，把粗大的枝晶状共晶碳化物打散打碎，提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度。因此，锻造是提高Cr12系列高合金冷作模具钢内在质量、延长模具使用寿命的关键。要达到上述目的，必须对Cr12系列高合金冷作模具钢进行合理的锻造。下面是东莞弘超技术中心编辑整理的有关Cr12系列高合金冷作模具钢的锻造特点和六面锻造工艺。
⒈Cr12系列高合金冷作模具钢的锻造特点：
⑴、Cr12系列高合金冷作模具钢的塑性差。莱氏体钢中碳化物数量多，且硬而脆，可塑性极差，尤其当共晶碳化物枝晶非常发达、块度又很粗大时，最容易锻裂。
⑵、Cr12系列高合金冷作模具钢的变形抗力大。由于钢中碳及合金元素含量高，奥氏体再结晶温度高，其变形抗力比碳素工具钢要高2~3倍。
⑶、Cr12系列高合金冷作模具钢的导热性差。由于钢的导热性能差，加热时必须分阶段预热，否则在加热时就会开裂。
⑷、Cr12系列高合金冷作模具钢加热时容易过烧。未经锻造的钢中，共晶碳化物多呈堆集状网状分布，该处熔点最低，很容易熔化，因此锻造加热温度不能太高。但该类钢材变形抗力大，锻造加热温度又不能太低，因而锻造温度区间比较狭窄。

⒉Cr12系列高合金冷作模具钢六面锻造工艺：
六面锻造是指三向镦粗和拔长的联合工艺，每次都要有一定的锻造比，才能使共晶碳化物逐步变成无规则均匀分布，或接近均匀分布。单方向拔长是实际生产中常用的方法，网状堆集分布的碳化物被锻成带状堆集分部，碳化物也有所碎化，这样的锻造工艺对长轴类工件尚属可行，但对于模具而言，单方向拔长就会出现明显的各向异性。本文几个图片是Cr12MoV钢的三种不同的锻造组织。
下图所示是只经轻微锻造成形的模具组织，碳化物呈网状堆集。

图4-5所示是经单方向拔长后的模具组织，碳化物呈带状堆集。

上面题图所示是Cr12MoV钢碳化物均匀细小分布金相组织图，是经六面锻造后的模具组织，碳化物呈无规则均匀分布，是比较理想的碳化物分布，模具的使用寿命因此也特别长。大型模坯虽经合理锻造，但其中心组织仍难以得到重大改善。
锻造镦拔次数应根据下面具体情况决定，但不得少于三镦三拔。模具锻件的技术要求一般韧性要求较高的精密加工的小型模具，要求碳化物不均匀级别小于或等于2级，一般模具或大型模具可适当放宽要求。若供应的钢材中碳化物不均匀级别较高，例如:未经开坯轧制的电渣钢锭，树枝状分布的碳化物非常发达，碳化物不均匀级别高，就必须反复镦拔锻造，即使如此，仍很难用锻造方法使碳化物分布全面改观。又如，大型模具所用的大尺寸钢材，虽经轧制，但钢材中心的碳化物多半仍保留网状堆集分布。对于这种大型模坯，必须制订妥善的锻造工艺规程，进行合理的六面锻造，即使如此，碳化物不均匀级别也很难低于3级。
模坯即使经过良好的六面锻造，碳化物仍然或多或少存在着方向性分布，因此在下料时就要先考虑模具的长边应与轧制方向一致，以便充分利用其较高的纵向性能和碳化物分布比较均匀的外缘部分金属，而孔型和磨损最大的部分，应尽可能避开坯料质量最差的中心部位，因为该处的碳化物最不容易均匀化。

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资料来源：东莞市弘超模具科技有限公司技术中心
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