精密冷拔機用模具的選材及熱處理

　　300T精密冷拔機是我公司購買專利、自行制造的大型設備，經精密冷拔機加工的管件可以免切削加工、調質處理，直接應用于煤礦單體支柱、液壓支架的活柱、油缸等。冷拔機的模具是關鍵配件，主要有外模和模芯，模具的質量直接決定產品質量和成本。因此，合理選擇模具材料及其熱處理工藝對精密冷拔機的經濟運行起到關鍵作用。

　　1 材質的摸索

　　300T精密冷拔機在冷拔管件過程中外模承受強烈的徑向應力和摩擦力，模芯承受壓縮應力和摩擦力。模具表面應具有高硬度，心部也要有一定的硬度，才能承受如此大的載荷。從心部到表面硬度要逐漸過渡，只有整體淬火才能滿足要求。

　　作為冷變形模具、模套和模芯的原設計材質是Crl2MoV，我廠采用的熱處理工藝是鍛造毛坯球化退火-1030℃淬火-200℃回火，熱處理后模具表面硬度在HRC58-60;但在使用過程中發現，模具的使用壽命只有30t左右，除了嚴重磨損外還經常發生模具開裂現象。我廠曾經多次改進模具的熱處理工藝，如為了提高模具的硬度，采用1060℃淬火-500℃三次回火，硬度可以提高到HRC60-62，硬度的提高主要由于殘余奧氏體在回火過程中轉變為馬氏體即產生二次硬化，為了減小淬火應力，采用熱油冷卻以及在300-380℃硝鹽分級冷卻等。但在使用過程中發現，僅改進熱處理工藝模具的使用壽命沒有明顯提高。

　　若要從根本上提高模具的質量，必須重新選擇更適合作冷拔機模具的材質。通過對冷拔機模具的工作條件、失效方式及其對鋼材的性能要求進行綜合分析發現，模具主要承受較大的徑向應力和摩擦力，主要因磨損和開裂而失效。所以選擇能承受較大徑向應力的軸承鋼GCrl5作為樟具材料試制。

　　2 淬火工藝方案試驗

　　GCrl5軸承鋼屬于高碳合金鋼，淬火冷卻一般多采用油冷。但GCrl5D的油淬臨界直徑只有φ25mm，且淬火后硬度僅有HRC38-40。這個硬度值不能作為冷拔機模具使用。為此，選擇了兩種熱處理工藝對GCrl5冷拔機模具進行處理、比較，以便選輝最佳的熱處理工藝。

　　(1)第一種試驗方案:水淬。簡要工藝路線為球化退火-粗車-精車-檢驗尺寸-淬火-回火-檢驗硬度-磨削。工件為φ350×φ114×100外模和φ100×120模芯球化退火工藝:800℃×23h，隨爐冷卻到650℃以下出爐。