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摘要：本文以提高模具使用寿命为出发点，以Cr12型钢为例，在对Cr12类型钢制冷作模具失效形式做出分析的基础上，对Cr12类型钢制冷作模具强化技术进行了研究与探讨。
关键词：Cr12型钢;模具失效;强化技术
1.Cr12类型钢制冷作模具失效形式
1.1过载失效
模具所出现的过载失效是因为模具工件承受太大负荷而导致的现象，如果模具工件欠缺足够的韧性，则容易出现开裂失效以及脆断失效，如果模具工件欠缺足够的强度，则容易出现塑性变形失效。其中，断裂失效往往难以修复，所以属于一种永久失效形式。这种形式包括模具产生开裂、折断、爆炸等。其特征表现为在产生失效之前并不会出现塑变征兆，突发性是其主要的特点之一。这种形式的失效主要是由于模具工件韧性和所承载的应力，当应力高于模具工件的应力承载能力时，则多余应力则会导致工件产生扩展动能，从而导致模具在短时间之内出现爆裂。另外，冷作模具会因为强度不足而产生过载失效现象。如冷挤压冲头、冷镦中由于模具材料欠缺抗弯曲抗力、抗压抗力等，会引发弯曲变形、下凹以及镦粗等失效现象，这种现象一般与模具欠缺硬度以及工作荷载过大引起，针对这种失效形式，应当变更热处理方式或者模具材料。
1.2磨损失效
模具所出现的磨损失效主要是因为被加工材料和加工材料产生相对运用过程中出现的损耗，这种磨损包括均匀磨损与不均匀磨损两类。磨损形式十分常见的为均匀磨损，即模具工件表面尺寸出现均匀减少的形式。模具的不均匀磨损产生的原因包括碳化物、外来污物所产生的磨粒磨损，受到剪切力作用而出现的微裂纹等。任何冷作模具在工作过程中都无法完全避免磨损现象，所以模具使用寿命在很大程度上被模具所具有的承受磨损能力相关。当均匀磨损带来的损耗是模具工件出现尺寸变化和形状变化时，模具的尺寸与形状就会与使用范围不符，从而导致模具出现失效现象，因此对于工件质量和表面尺寸具有严格要求的模具在确保模具不出现断裂情况时，模具表面所具有的抗磨损能力对模具使用寿命发挥着决定性作用。
1.3疲劳失效
在冷作模具的制造与工作中中，加工材料所承受的加载工作应力是具有周期性的，这种应力模式和小能量多冲疲劳实验具有相似支出。在应力应变作用中，模具会不断产生微裂纹，并且这种微裂纹会不断的扩大，从而导致冷作模具出现疲劳失效的情况。然而在失效形式方面，冷作模具与结构钢具有着很大差异，这种差异体现为模具的寿命中很大一部分都在产生疲劳裂纹，大多数情况中，模具裂纹的扩展与产生并没有明显的界限。通过对疲劳失效微观形态的分析可以看出，材料表面中集中应力的部分最容易产生疲劳裂纹，如表面刀痕、碳化物集中部分等。在疲劳短文所具有的形貌方面，表现出了与脆性断口的相似性，由于冷作模具所具有的工作周期十分突出，并且疲劳特征也十分明显，所以模具所出现的疲劳失效被认为是一种正常的失效现象。
2.Cr12类型钢制冷作模具强化技术
2.1对原材料开展质量控制
模具加工中对原材料做出良好的控制，有利于提高模具质量，所以，在模具加工过程中，需要对原材料做出严格把关，避免因为材料问题而导致模具过早失效。在此方面，有必要对模具材料做出四个步骤的检查，一是宏观检验。在钢材入库检验过程中，宏观检验是最为基础的步骤，即对钢的外观是否存在结晶、裂纹以及破损等现象做出检查，需要注意的问题包括折叠、裂缝、白点、气泡、输送、偏析等;二是化学成分检验。对模具材料所具有的化学成分做出检验是确保材料具有良好性能的重要保障，在此过程中，可以使用光谱分析仪器来开展检验工作;三是非金属夹杂检测。模具材料如果具有过多的非金属夹杂，会影响材料性能，如硫化物过多会提高材料热脆性等，因此，对非金属夹杂量做出检测是原材料检测中的重要步骤;四是县委组织检测。采购的Cr12类钢一般都经过了退火处理，这种处理的目的在于对钢的硬度进行降低，并确保钢材方便加工，并且为热处理工作作出准备。Cr12类钢中往往含有许多共晶碳化物，而这些物质所具有的不均匀性会对材料使用性能产生很大影响，因此，有必要对碳化物的大小与分布作出控制。
2.2确保热处理工艺的合理性
在模具制造与加工中，模具材料选取以及热处理工艺选取不合理是导致冷作模具提早失效的重要原因，因此在延长模具寿命方面，确保热处理工艺的选取合理性是十分重要的。在模具热处理过程中，过高的加热温度会导致过烧现象的出现，而太低的加热温度则会导致模具的硬度欠缺。同时回火质量也对模具质量产生着很大的影响，欠缺回火会产生过多的奥氏体残留，并容易导致模具出现提早失效。同时，模具表面脱碳也应当需要尽量避免。
2.3强化深冷处理
相对于其他热处理工艺而言，深冷处理具有着简单易行的特点在Cr12MoV钢经过常规1020—1040℃淬火后，会出现约占30%的奥氏体残余，这种物质欠缺耐磨性以及硬度，并且容易导致磨削裂纹的产生。而经过深冷处理之后，奥氏体会向马氏体转变，并析出超细碳化物，这能够提高钢的冲击韧性、硬度、和耐磨性，并能够实现Cr12MoV钢模具寿命以及力学性能的提升。
2.4开展表面强化处理
在确保模具基体具有较高强度和韧性基础上，模具表面要具有较高的耐腐蚀性、耐磨性以及较低的摩擦系数等。在对这些性能做出改善的过程中，不仅要提高材料的热处理效果，同时要重视表面处理技术的应用，如复合处理技术、表面改性、表面涂覆，对模具表面的应力状态、组织结构以及化学成分做出改变等，这种处理效果相对于提高热处理效果而言具有更加经济的特点，同时也能够获得较好的效果。当前模具避免处理技术有很多，在Cr12MoV钢模具的表面强化处理中，可以应用硬化膜沉积技术、渗氮及多元复合渗技术等。
参考文献：
[1]张先鸣.Cr12型冷作模具钢及热处理工艺[J].模具制造.2011（06）
[2]余文明.Cr12模具钢复合热处理工艺研究[J].科技创新导报.2010（11）
[3]苏以人.冷作模具失效分析及改进措施[J].机械制造.2010（05）
[4]吕晓霞，陆有，彭彦宏.Cr12MoV冷作模具失效分析[J].热加工工艺. 2010（16）
[5]徐军，伍超群.Cr12型钢制冷作模具开裂失效分析[J].热处理.2010（05）.
关键词：Cr12型钢;模具失效;强化技术
1.Cr12类型钢制冷作模具失效形式
1.1过载失效
模具所出现的过载失效是因为模具工件承受太大负荷而导致的现象，如果模具工件欠缺足够的韧性，则容易出现开裂失效以及脆断失效，如果模具工件欠缺足够的强度，则容易出现塑性变形失效。其中，断裂失效往往难以修复，所以属于一种永久失效形式。这种形式包括模具产生开裂、折断、爆炸等。其特征表现为在产生失效之前并不会出现塑变征兆，突发性是其主要的特点之一。这种形式的失效主要是由于模具工件韧性和所承载的应力，当应力高于模具工件的应力承载能力时，则多余应力则会导致工件产生扩展动能，从而导致模具在短时间之内出现爆裂。另外，冷作模具会因为强度不足而产生过载失效现象。如冷挤压冲头、冷镦中由于模具材料欠缺抗弯曲抗力、抗压抗力等，会引发弯曲变形、下凹以及镦粗等失效现象，这种现象一般与模具欠缺硬度以及工作荷载过大引起，针对这种失效形式，应当变更热处理方式或者模具材料。
1.2磨损失效
模具所出现的磨损失效主要是因为被加工材料和加工材料产生相对运用过程中出现的损耗，这种磨损包括均匀磨损与不均匀磨损两类。磨损形式十分常见的为均匀磨损，即模具工件表面尺寸出现均匀减少的形式。模具的不均匀磨损产生的原因包括碳化物、外来污物所产生的磨粒磨损，受到剪切力作用而出现的微裂纹等。任何冷作模具在工作过程中都无法完全避免磨损现象，所以模具使用寿命在很大程度上被模具所具有的承受磨损能力相关。当均匀磨损带来的损耗是模具工件出现尺寸变化和形状变化时，模具的尺寸与形状就会与使用范围不符，从而导致模具出现失效现象，因此对于工件质量和表面尺寸具有严格要求的模具在确保模具不出现断裂情况时，模具表面所具有的抗磨损能力对模具使用寿命发挥着决定性作用。
1.3疲劳失效
在冷作模具的制造与工作中中，加工材料所承受的加载工作应力是具有周期性的，这种应力模式和小能量多冲疲劳实验具有相似支出。在应力应变作用中，模具会不断产生微裂纹，并且这种微裂纹会不断的扩大，从而导致冷作模具出现疲劳失效的情况。然而在失效形式方面，冷作模具与结构钢具有着很大差异，这种差异体现为模具的寿命中很大一部分都在产生疲劳裂纹，大多数情况中，模具裂纹的扩展与产生并没有明显的界限。通过对疲劳失效微观形态的分析可以看出，材料表面中集中应力的部分最容易产生疲劳裂纹，如表面刀痕、碳化物集中部分等。在疲劳短文所具有的形貌方面，表现出了与脆性断口的相似性，由于冷作模具所具有的工作周期十分突出，并且疲劳特征也十分明显，所以模具所出现的疲劳失效被认为是一种正常的失效现象。
2.Cr12类型钢制冷作模具强化技术
2.1对原材料开展质量控制
模具加工中对原材料做出良好的控制，有利于提高模具质量，所以，在模具加工过程中，需要对原材料做出严格把关，避免因为材料问题而导致模具过早失效。在此方面，有必要对模具材料做出四个步骤的检查，一是宏观检验。在钢材入库检验过程中，宏观检验是最为基础的步骤，即对钢的外观是否存在结晶、裂纹以及破损等现象做出检查，需要注意的问题包括折叠、裂缝、白点、气泡、输送、偏析等;二是化学成分检验。对模具材料所具有的化学成分做出检验是确保材料具有良好性能的重要保障，在此过程中，可以使用光谱分析仪器来开展检验工作;三是非金属夹杂检测。模具材料如果具有过多的非金属夹杂，会影响材料性能，如硫化物过多会提高材料热脆性等，因此，对非金属夹杂量做出检测是原材料检测中的重要步骤;四是县委组织检测。采购的Cr12类钢一般都经过了退火处理，这种处理的目的在于对钢的硬度进行降低，并确保钢材方便加工，并且为热处理工作作出准备。Cr12类钢中往往含有许多共晶碳化物，而这些物质所具有的不均匀性会对材料使用性能产生很大影响，因此，有必要对碳化物的大小与分布作出控制。
2.2确保热处理工艺的合理性
在模具制造与加工中，模具材料选取以及热处理工艺选取不合理是导致冷作模具提早失效的重要原因，因此在延长模具寿命方面，确保热处理工艺的选取合理性是十分重要的。在模具热处理过程中，过高的加热温度会导致过烧现象的出现，而太低的加热温度则会导致模具的硬度欠缺。同时回火质量也对模具质量产生着很大的影响，欠缺回火会产生过多的奥氏体残留，并容易导致模具出现提早失效。同时，模具表面脱碳也应当需要尽量避免。
2.3强化深冷处理
相对于其他热处理工艺而言，深冷处理具有着简单易行的特点在Cr12MoV钢经过常规1020—1040℃淬火后，会出现约占30%的奥氏体残余，这种物质欠缺耐磨性以及硬度，并且容易导致磨削裂纹的产生。而经过深冷处理之后，奥氏体会向马氏体转变，并析出超细碳化物，这能够提高钢的冲击韧性、硬度、和耐磨性，并能够实现Cr12MoV钢模具寿命以及力学性能的提升。
2.4开展表面强化处理
在确保模具基体具有较高强度和韧性基础上，模具表面要具有较高的耐腐蚀性、耐磨性以及较低的摩擦系数等。在对这些性能做出改善的过程中，不仅要提高材料的热处理效果，同时要重视表面处理技术的应用，如复合处理技术、表面改性、表面涂覆，对模具表面的应力状态、组织结构以及化学成分做出改变等，这种处理效果相对于提高热处理效果而言具有更加经济的特点，同时也能够获得较好的效果。当前模具避免处理技术有很多，在Cr12MoV钢模具的表面强化处理中，可以应用硬化膜沉积技术、渗氮及多元复合渗技术等。
参考文献：
[1]张先鸣.Cr12型冷作模具钢及热处理工艺[J].模具制造.2011（06）
[2]余文明.Cr12模具钢复合热处理工艺研究[J].科技创新导报.2010（11）
[3]苏以人.冷作模具失效分析及改进措施[J].机械制造.2010（05）
[4]吕晓霞，陆有，彭彦宏.Cr12MoV冷作模具失效分析[J].热加工工艺. 2010（16）
[5]徐军，伍超群.Cr12型钢制冷作模具开裂失效分析[J].热处理.2010（05）.