冷沖硅鋼片凹模形狀復(fù)雜，精度要求高。凹模材料為Cr12MoV鋼。為保證沖裁刃口鋒利，要求模具具有高硬度、高耐磨性，同時(shí)具有良好的強(qiáng)韌性能和高疲勞抗力，并且工作壽命長(zhǎng)久。Cr12MoV鋼凹模采用高頻加熱設(shè)備進(jìn)行1030℃淬火+180℃回火常規(guī)處理。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，凹模熱處理后耐磨性差，生產(chǎn)中需多次修磨，出現(xiàn)大量凹模早期斷裂失效。

斷裂凹模檢驗(yàn)分析從熱處理工藝方面進(jìn)行了檢測(cè)、驗(yàn)證和分析。工件采用高頻加熱設(shè)備進(jìn)行1030℃油淬+180℃回火熱處理，回火后硬度為57.4HRC。凹模金相組織為：回火馬氏體+殘留奧氏體+碳化物。組織中殘留奧氏體量較多，碳化物不均勻，大塊碳化物不圓整，呈棱角狀形貌。

分析認(rèn)為，凹模經(jīng)高頻加熱設(shè)備低溫回火后仍有殘留應(yīng)力，磨削中引起磨削應(yīng)力，凹模修磨刃口中反復(fù)磨削使殘留應(yīng)力增大，當(dāng)總拉應(yīng)力高于工件斷裂抗力時(shí)，將產(chǎn)生磨削裂紋。另一方面，磨削熱不僅使回火馬氏體發(fā)生分解，同時(shí)使殘留奧氏體轉(zhuǎn)變生成馬氏體，因而產(chǎn)生相變應(yīng)力（附加應(yīng)力），磨削中產(chǎn)生的附加應(yīng)力是凹模產(chǎn)生磨削裂紋的主要原因。磨削裂紋產(chǎn)生后，在交變應(yīng)力作用下，裂紋擴(kuò)展形成貝殼狀花樣疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸后，便發(fā)生瞬間斷裂，形成結(jié)晶狀的最后斷裂區(qū)。

為提高硅鋼片凹模壽命，防止凹模出現(xiàn)磨削裂紋早期斷裂失效，提出Cr12MoV鋼凹模工藝改進(jìn)措施如下：

（1）提高淬火加熱溫度，從1030℃提高至1100℃，使奧氏體溶入更多的碳和合金元素，減少淬火后塊狀碳化物，提高模具硬度、強(qiáng)度及耐磨性能。

（2）增加深冷處理，以減少殘留奧氏體含量，可顯著提高凹模的強(qiáng)度和硬度。這是防止凹模壽命不高的主要方法。

（3）提高回火溫度，從180℃回火提高到520℃高溫回火。目的使碳化物從馬氏體中彌散析出產(chǎn)生二次硬化，使模具組織中碳化物呈顆粒狀均勻分布，從而使凹模的強(qiáng)韌性、硬度和耐磨性明顯提高，從而提高模具的工作壽命。

采用上述改進(jìn)工藝后，Cr12MoV鋼硅鋼片凹模平均硬度從原來的57.4HRC，提高到67.4HRC，凹模工作壽命從平均9.2萬(wàn)次提高到84.3萬(wàn)次，為原來凹模平均使用壽命的9.16倍，避免了磨削裂紋缺陷和模具早期斷裂失效破壞；同時(shí)新工藝降低了生產(chǎn)成本，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。