【正文】 55～ 65 綜合以上所列出的各項數(shù)據(jù)顯示，這些材料均能達到該零件的使用性能要求。但是根據(jù)實際成本和材料的化學成分來看， 9Mn2V 在符合要求的同時具有整體優(yōu)勢。因為從熱處理特點來看， 9Mn2V 的化學成分相對簡單，且合金元素含量也不高，便于熱處理；另外，從上述四種材料的物理參數(shù)看來， 9Mn2V 的臨界點相對較低，應用到大批量生產(chǎn)上可以減少一部分能源的使用，這是一方面的優(yōu)勢。此外，對 9Mn2V 進行回火的時候還可以不用通過介質來進行加熱。所以，在均能滿足性能要求的前提下， 9Mn2V非常符合制作這個凹模 。 9Mn2V 的化學成分（質量百分數(shù)： %）如下表： C Si Mn V P S ～ ≤ ～ ～ ≤ ≤ 9Mn2V 的相關物理參數(shù) (攝氏度：℃ )如下表： Ac1 Acm Ar1 Ar3 Ms 730 760 655 690 125 4 確定加工工藝路線 序號 工藝 內(nèi)容 設備 1 下料 棒料下料 鋸床 2 鍛造 將坯料鍛成長方體 3 退火 將鍛件退火，以消除鍛壓造成的內(nèi)應力，改善加工性能 4 粗銑 銑各平面，厚度 留磨削余量 ，側面留磨削余量 銑床 5 磨平面 磨上、下平面（單面留磨量 ）和相鄰兩側面，保持各面相互垂直（用 90176。角尺檢驗） 磨床 6 鉗工劃線 劃出對稱中心，各個孔的位置，型孔的輪廓線 7 型孔粗加工 在仿銑床上加工型孔，留單邊加工余量 仿銑床 8 加工余孔及 攻螺紋 1）加工凹模上的余孔； 2）對指定的孔攻螺紋 鉆床 9 熱處理 保證 61— 63HRC 10 磨平面 磨上、下平面及相鄰兩側面至要求尺寸 磨床 11 線切割 按圖切割型孔達到尺寸要求 線 切割機 12 鉗工精修 全面達到設計要求 13 檢驗 5 熱處理工藝方法選擇 模具的預備熱處理 為了消除毛坯的殘留組織缺陷，有利于后續(xù)冷熱處理，提高使用性能和壽命。冷作模具的預備熱處理采用球化退火，因為球化退火可以獲得滿意的機械加工性能，并做好淬火前組織上的準備，球化退火組織對最終獲得熱處理后的強韌性、畸變、開裂傾向、耐磨性以及斷裂韌度有顯著的影響。 球化溫度應選在 Ar1 以上 20～ 50℃為宜，要避免在退火過程出現(xiàn)有殘存的原片狀碳化物或新的片狀及棱角狀碳化物，應保留許多未溶的細小碳化物 顆粒以作為球化的結晶核心，保證能加速球化過程和形成均勻的球化體。球化退火的等溫溫度和保持時間要選擇在不出現(xiàn)片狀或片、球狀混合組織，并有合適的球化速度范圍為宜，保證能加速球化過程和形成均勻的球化體。 模具的最終熱處理 冷作模具的最終熱處理是淬火＋低溫回火。在冷作模具的熱處理工藝過程中最重要的就是淬火和回火的處理，淬火是為了使冷作模具具有高的強度、硬度和耐磨等性能；回火主要是消除工件淬火時所產(chǎn)生的殘余內(nèi)應力，提高材料的塑性和韌性，獲得良好的綜合力學性能，穩(wěn)定工件尺寸，使鋼的組織在工件使用過程中不再發(fā)生 變化。淬火與低溫回火相結合，則可以使模具具有高的強度、耐磨性、足夠的強度和韌性以及一定的沖擊性的配合，這使得冷作模具應具備高的變形抗力、斷裂抗力、耐磨損、抗疲勞和不咬合等能力。 淬火一般是把鋼加熱到臨界點 Ac1 或 Ac3 以上，保溫并隨之以大于臨界冷卻速度冷卻，以得到介穩(wěn)狀態(tài)的馬氏體或下貝氏體組織，而低溫回火一般是指在低于 250℃的情況下進行回火，同時還要根據(jù)鋼種注意要避免各種鋼的回火的脆性溫度區(qū)間。低溫回火可以使工具、量具獲得高硬度、耐磨、足夠的強度和韌性。 6 制訂熱處理工藝制度 預備熱處理工藝 制度的制訂 加熱速度 加熱溫度 保溫時間 等溫溫度 等溫時間 冷卻速度 90～ 100℃ /h 750～ 760℃ 4h 680～ 690℃ 4h ≤ 30℃ /h 加熱速度 加熱速度主要與鋼的成分、工件的尺寸和形狀等因素有關。為防止變形開裂，應該適當控制加熱速度。碳鋼和低合金鋼的中、小件的加熱速度一般控制在 100～ 200℃ /h；中、高合金鋼形狀復雜的或截面大的工件一般應進行預熱或采用低溫入爐進行隨爐升溫的加熱方式，在溫度低于 600～ 700℃是 的加熱速度為 30～ 70℃ /h，高于此溫度后控制在80～ 100℃ /h。根據(jù)本設計中零件尺寸及形狀的實際情況，采用低溫入爐加熱，加熱速度為 90～ 100℃ /h 能夠達到目的。 加熱溫度 球化退火主要應用于共析、過共析鋼，使鋼中的碳化物球化以降低硬度，改善組織，提高淬火鋼的性能及減少淬火缺陷等。加熱溫度對鋼中碳化物的球化效果有著很大的影響。球化退火加熱溫度不宜太高，一般控制在稍高于 Ac1，如 Ac1+（ 20～ 30）℃，可獲得不均勻奧氏體和大量細小的殘留碳化物，作為碳化物球化的非自發(fā)核心，以促進球化。所以根 據(jù) 9Mn2V 的 Ac1 點的溫度（ 730℃）得到球化溫度為 750～ 760℃。 加熱時間 加熱時間主要與鋼的成分、工件的尺寸與形狀、加熱溫度、加熱介質、加熱方式、裝爐量及熱處理目的有關，采用公式 （ min）來計算，其中 K 表示與加熱條件有關的綜合物理因素，而 W=V/F（ mm）表示與工件的尺寸和形狀有關的幾何因素（ V 為工件的體積， F 為工件的面積）。根據(jù)本設計中零件的尺寸確定加熱時間為： (～ 2)（ 35+5+5）＝（ 27～ 90） min。所以取加熱時間為 60min。 溫度(T/℃) 時間（ t/h） ≤ 550℃ 空冷 680～ 690℃ 750～ 760℃ 等溫 4h 保溫 4h O 冷卻 ≤ 30℃ /h 冷卻 ≤ 30℃ /h 9Mn2V 球化退火工藝曲線 KW 使用時間系數(shù)見下表： 爐型 系數(shù) 工件形狀 柱狀 板狀 薄管 厚管 鹽爐 K W KW (～ )D (～ )D (～ )B (～ )B (～ )δ(～ )δ (～ )δ(～ )δ 空氣爐 K W KW (～ )D (～ )D 4 (～ )B (～ 2)B 4 (～ )δ (1～2)δ 4 (～ )δ (～ )δ 注： D 為有效厚度； B 為板厚；δ為管壁厚。 保溫時間 工件在爐內(nèi)要進行一段時間的保溫，一方面是為了使工件能夠很好地透熱，另一方面使工件內(nèi)部各部分的溫度分布均勻一致，組織狀態(tài)均勻一致。保溫時間的確定也與鋼的成分、工件的尺寸與形狀等有關。由于合金鋼中碳化物內(nèi)存在大量的合金元素，提高了碳化物的穩(wěn)定性，使得合金碳化物即使在高溫下也很難溶解，所以要進行長時間的保溫，通過查閱合金鋼手冊相應鋼種的等溫退火曲線取保溫時間為 4h。 等溫溫度 由熱處理手冊查得，對于過共析鋼和合金工具 鋼的球化退火溫度的確定應該是 Ar1+（ 20～ 30）℃，所以根據(jù) 9Mn2V 的 Ar1 點溫度（ 655℃）來確定其等溫溫度為 680～ 690℃。 等溫時間 等溫時間取決于該材料的化學成分及工件截面尺寸，為了使工件能夠很好地完成等溫轉變，使合金碳化物能夠很好地轉變成球狀碳化物，且均勻細小。根據(jù)合金鋼手冊相關鋼種的等溫曲線的等溫時間，所以取等溫時間為 4h。 冷卻速度 冷卻速度對鋼退火后的組織與性能影響的一般規(guī)律是：冷卻速度越大，奧氏體分解溫度越低，則珠光體轉變產(chǎn)物越細，應力越大，硬度越高。所以 ，為達到預期的處理效果，冷卻速度應控制適當。由于要求等溫球化退火的冷卻速度緩慢，所以根據(jù)相關資料取冷速度為小于等于 30℃ /h。 退火件一般采用隨爐冷卻至低于 550℃出爐空冷，對于要求內(nèi)應力較小的工件應爐冷至低于 350℃出爐空冷。 各類鋼材的退火冷卻速度見下表： 鋼材類別 碳鋼 合金鋼 鋼合金鋼 冷卻速度（℃ /h） 100～ 150 50～ 80 20～ 70 注：球化退火