QCM8 模具钢组织结构及渗氮后疲劳性能研究

    摘要:用洛氏硬度计、显微维氏硬度计、光学显微镜( OM)、扫描电镜( SEM) 和透射电子显微镜( TEM) 分析了QCM8 钢的组织结构和失效断口等,测试了其渗氮后疲劳性能. 结果表明:QCM8 钢基体为位错马氏体,碳化物较多,有条状也有细粒状,分布均匀;渗氮后旋转弯曲疲劳寿命提高了约 7 倍;疲劳断口分析表明疲劳源区组织细密,瞬断区韧性较好. 用渗氮 QCM8 钢加工的精密冲压模具较少出现裂纹和崩裂,使用寿命大大提高.

    QCM8 钢具有良好的组织结构,碳化物颗粒细小且分布均匀,韧性和回火稳定性较好,具有优良的切削性和耐磨性能、良好的淬透性和较小的热处理变形. 经过合适热处理,表面硬度可达 HRC62-63,是目前常用的冷作模具钢中硬度更高的材料之一,适合于表面硬化处理. 可广泛应用于精密冲压模具、冷锻模具、冷挤模、拉伸模、卷边模、成型轧辊以及耐磨塑料成型模具等[1-2] .

    表面性能是指耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等,其对模具的工作性能和使用寿命至关重要. 表面硬化处理后可有效延长模具寿命,防止过度磨损、变形、开裂等早期失效现象提高表面性能可通过表面处理技术获得. 表面处理技术分为化学法、物理法、物理化学法和机械法. 化学法更常用的方式是渗氮,与成本高昂的陶瓷涂层相比,渗氮是热作模具更为常用的传统工艺. 渗氮不仅可改善金属材料表面的耐磨性、表面强度和疲劳强度,还可降低工件缺口敏感性,且可靠性高. 常见渗氮方式有气体渗氮、盐浴渗氮、离子渗氮、液态炉渗氮等. 目前,QCM8 钢在国内模具中应用较为广泛,尤其是精密冲压模具中, 当冲压件尺寸较大、变形应力增强时,其寿命大大降低,氮化可以明显改善这种状况. 目前,国内对 QCM8 钢的氮化研究还未见报道