答疑解疑

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针对主题：精冲模具材料及汽车用钢和带材

熊惟皓

华中科技大学教授、博士生导师，享受国务院政府特殊津贴专家，兼任中国机械工程学会材料分会理事、中国汽车工程学会材料分会理事，主要从事金属陶瓷和有色金属合金研究，承担和参与国家自然科学基金重点项目和面上项目、国家数控重大专项、863计划和国防预研等项目共20余项；作为第一发明人，获发明专利15项；作为第一完成人，获国家技术发明二等奖1项，省部级技术发明一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项。

问

材料的冷轧是否会加剧其各向异性，各向异性能否通过后处理改善？

专家答疑：

金属材料在冷轧过程中，由于加工硬化的原因使金属材料随轧制变形量的增加而使抗拉强度增大，且轧制方向的抗拉强度大于垂直轧制方向的抗拉强度，因此出现各向异性，并随着变形量的增大，材料的各向异性加剧。通常，金属材料的各向异性可通过后续的退火工艺处理，使得超过临界变形量的变形组织加热至金属材料的再结晶温度以上进行再结晶退火，变形组织会发生重新形核与晶粒长大，形成无畸变的新晶粒，致使变形金属材料的冷轧各向异性得到消除。

问

Cr12MoV、SKD11的具体热处理工艺是怎样的？

专家答疑：

SKD11为日本工具钢牌号，是一种广泛应用的冷作模具钢。日本日立钢厂和大同钢厂均有生产，其化学成分占比为：C(1.50%）、Si(0.25%）、Mn(0.45%）、Cr(12.0%）、Mo(1.00%）、V(0.35%）。我国国家标准牌号Cr12MoV为SKD11钢的参考对应牌号，SKD11模具钢淬火性好，热处理变形量小，其热处理工艺可参考Cr12MoV钢合适的热处理工艺。Cr12MoV钢合适的热处理工艺为：⑴模具要求高硬度、高耐磨性能时，采用1000～1030℃油淬，然后180～200℃回火，硬度可达61～63HRC；⑵模具较精密复杂且要求硬度高变形量小时，采用1000～1030℃油淬，然后500～520℃回火，硬度可达60～61HRC；⑶模具热处理还可考虑在1130℃油淬，然后520～560℃回火1～3次，可获得二次硬化效果；⑷模具热处理采用1030～1130℃油淬及中温400℃回火工艺，可使模具的断裂抗力获得增强，并使模具的寿命得到提高。

问

双细化处理现阶段主要有哪些方法或工艺实现？

专家答疑：

冷作模具钢中含有大量的碳化物，经双细化处理后，使晶粒和碳化物得到明显的细化，显著提高了模具钢的强韧性。双细化处理工艺与常规热处理工艺相比，可采取多次循环淬火（可达3～4次）处理后再进行回火，致使碳化物细化、圆整，且弥散分布。通过双细化处理后，可使模具钢的强韧性和模具寿命得到大幅度的提高。

问

国内材料达不到使用要求，国外材料费用过高，有没有一款适合大家使用的精冲材模具料？

专家答疑：

国内冲压模具行业正在不断缩小与发达国家的技术差距，不少国产精密冲压模具在主要性能上已经能够和进口产品相媲美，并逐步替代进口模具，其中，相当一部分产品已出口到美国、日本等工业发达国家和地区。国内冲压模具行业今后会进一步提升技术和工艺水平，不断提高冲压模具的国际竞争力。例如，

⑴SKD11为日本工具钢牌号，是一种广泛应用的空冷硬化冷作模具钢，SKD11属于高碳高铬钢，含碳量为1.5%，保证了马氏体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的铬含量较高（达12%），因此具有良好的淬透性，淬火、回火后的硬度60HRC左右。实际中，SKD11铸态时存在不均匀的鱼骨状共晶碳化物，可采用“三向锻造工艺”使碳化物形貌和分布状态得以改善。国内生产的Cr12MoV钢可较好地替代SKD11钢。

⑵QHZ为日本山阳特钢生产的模具钢，是一种兼具韧性及高温强度的半高速钢。与S790钢相比，碳含量降低了50%，钒含量降低70%。由于减少了碳、钒的含量，从而极大地改善了碳化物的均匀性，使淬火后的抗弯强度、塑性和冲击韧性得到明显提高。QHZ仍具有良好的二次硬化效果和热稳定性，回火后硬度60HRC左右。国内生产的6W6Mo5Cr4V钢可较好的替代QHZ钢。

⑶S790为奥地利百禄钢厂生产的模具钢，具有高抗压强度、高耐磨粒磨损和良好的韧性，同时还具有良好的淬透性和热处理尺寸稳定性。S790属于高强度高耐磨冷作模具钢，与QHZ相比，钼、钒含量均大幅度增加，在高温回火过程中弥散析出VC、W2C和Mo2C等碳化物，产生二次硬化效应，显著提高了钢的硬度、耐磨性和高温红硬性。S790经高温回火后硬度可达63～66HRC。值得注意的是过高的碳含量会使材料韧性降低。国内生产的W6Mo5Cr4V2Al可较好的替代S790钢。

针对主题：精冲材料的球化退火条件

陶雨

德国达姆施塔特工业大学机械工程博士，中国西北工业大学飞机工程学士，中国汽车工业协会理事，2008年加入德国威尔斯集团，2009年进入威尔斯新材料太仓有限公司，任材料应用技术部经理，1998年获得国防科技进步二等奖。

问

材料球化时球的大小、均匀度和球分布有没有具体的技术参数要求？

专家答疑：

没有。但是可以根据德国SEP1520来分级别，该挂图包括了五项七组标准图谱，包括：⑴铁素体含量1.1～1.3级；⑵碳化物大小2.0～2.3级；⑶珠光体含量3.0～3.3级；⑷网状碳化物4.0～4.3及5.0～5.3级；⑸条状碳化物6.0～6.3及7.0～7.3 级。

问

材料球化率对精冲的影响是什么？

专家答疑：

精冲作为一种追求冲裁面光洁的加工工艺，对其加工对象的内部组织有一定的要求。对于含碳量（甚至合金元素含量）达到一定程度的材料，只有碳化物呈球状时，其内部组织和机械性能才适用于精冲工艺。

问

High strength/Micro alloyed这类材料成形后硬度是表面硬度还是整体硬度？零件表面如果机加工是否影响材料硬度？

专家答疑：

是整体硬度。如果使用低合金高强钢的话，零件表面机加工不会影响其硬度。

问

为何理论技术标准要求与实际生产过程中产生的问题存在较多变差，解决起来比较繁琐？

专家答疑：

从材料角度来说，其内部组织和机械性能的持续稳定是精冲工艺减少变差的基本要素，而模具及零件设计也是关键因素。

问

精冲件将不再需要热处理是如何做到的？是选用本身有硬度（强度）的材料来进行精冲工艺吗？

专家答疑：

一般来说，不需要热处理的精冲件是采用极细晶粒的低合金高强钢，其晶粒度等级在11级以上。