预调质处理对DC53模具钢组织和性能的影响

　　0　引言

　　精密冷锻模具是冷作模具的重要种类之一，在五金、首饰、钟表等行业应用广泛且需求量巨大，但精密冷锻模具寿命不高一直是困扰企业的生产难题之一。精密冷锻模具对模具材料要求的特殊性主要体现在：一方面，由于冷锻模具受力更大，与冷作冲压模具侧重于提高模具的硬度和耐磨性不同，精密冷锻模具对力学性能的要求更侧重于韧性和硬度的合理匹配，从而避免因硬度过低而导致的模具凹陷，或硬度过高、韧性过低而导致的模具开裂;另一方面，精密冷锻模具的最高硬度受到严格限制，原因是此类模具通常只能在热处理之后采用小刀具进行雕刻，硬度太高会导致雕刻过程中频繁断刀。因此，需要根据精密冷锻模具的加工及服役条件合理选择材料的硬 度、韧性匹配，进而选择更合适的热处理工艺。

　　目前，精密冷锻模具钢通常以Cr12MoV和DC53钢为主，DC53钢是在Cr12MoV钢基础上改进得到的，在常规的热处理条件下，其残余奥氏体几乎全部分解，一般可省略深冷处理，在较高的硬度下仍可保持较高的韧性。目前，国内外对DC53模具钢热处理工艺进行优化的相关学术文献较少[1-2]，对DC53等高合金模具钢增加一道预调质处理工艺(1080℃淬火+700℃回火)之后再进行最终的淬火和回火热处理，会因为预调质处理过程中较高的淬火温度促进碳化物及合金元素的充分溶解，使其在回火过程中再均匀弥散析出，碳化物及合金元素的形态、大小和分布得到改善，有利于提高模具的强韧性，但预调质处理对DC53最终淬火回火行为的影响规律并未见文献报道，因此，作者详细研究了预调质处理对DC53模具钢的淬火、回火行为以及对硬度、韧性匹配的影响。

　　1　试样制备与试验方法

　　试验材料为日本大同DC53模具钢，其主要化学成分(质量分数/%)为0.95C，0.92Si，0.38Mn，0.005S，0.02P，0.812Cr，2.06Mo，0.17V;用线切割机床加工尺寸为10mm×10mm×55mm的无缺口冲击试样若干个用于热处理后的冲击性能检测。在文献[1-5]推荐的强韧化热处理工艺基础上进行改进，确定了4种典型的热处理制度(对应4种试样)，如表1所示，试样2～4增加了预调质处理，其中淬火、回火的保温时间均为20min。采用箱式电阻炉加热、开放式淬火油桶进行冷却。

　　采用HR-150型洛氏硬度计测硬度，取3点的平均值;冲击试验采用JB30B型冲击试验机进行，冲击能量为0.3kN·m或0.15kN·m，取3个试样的平均值;将供货态及热处理态的模具钢制备成金相试样，用体积分数为5%的硝酸酒精腐蚀后采用OPTEC-DV200型光学显微镜观察显微组织;采用Hitachi S-3400N型扫描电镜观察冲击断口形貌。