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1、前言 　　使用各種合金工具鋼最多最廣的領域。通常使用的有以下品種：碳素工具鋼、低合金工具鋼、基體鋼和中碳低合金鋼。長期以來，國產(chǎn)模具壽命普遍偏低，與先進水平相比，相同制模材料、類似甚至完全相同的沖壓件，模具壽命只有發(fā)達國家的l／3～1／2。主要差距表現(xiàn)在制摸材料、鍛坯質(zhì)量和制模工藝等方面。 　　2、沖模鍛坯質(zhì)量 　　通常沖模的失效形式主要是磨損，其次是變形、疲勞和斷裂。磨損是最常見而又普遍的失效形式。通過對大量失效報廢沖模的分析研究可知，無論哪種失效形式都與沖模的凸模、凹模材料性能及其內(nèi)在質(zhì)量密切相關。沖摸失效有以下了幾種情況： 　　(1)刃口過量磨損。這主要發(fā)生在沖裁模上，其凸、凹模磨損與其制模材料性能和熱處理有關。因此，沖裁凸模、凹模鍛坯應選用耐磨優(yōu)質(zhì)合金材料，采用改鍛工藝制坯；熱處理除需淬透外，對凸、凹模還要作氮化、軟氮化等表面強化處理。這樣模具硬度可達HRC64以上，沖模壽命提高2—3倍。 　　(2)凸模折斷。這種形式尤其在非圓形沖孔(或落料)凸模上突出，這除與材料性能、熱處理有關外，與它們的橫斷面復雜也有重要關系。因此，要防止這類失效，不僅要提高模具鍛坯性能、強化表面，還應在不影響沖件質(zhì)量的前提下，改善凸模橫斷面復雜形狀，消除諸如銳角、凹口、凸臺、齒形、細長懸臂等易造成應力集中的因素。 　　(3)成形型腔磨損、局部壓塌、凸模鐓粗。這類失效主要發(fā)生在壓印、壓花、拉深、彎曲、壓波、沖擠、打扁、聚積、擠凸、凸肚和縮徑等成形沖模上。對這類失效除材料問題外，通過模腔表面強化處理、表面研磨拋光(Ra＝0.1μm)，再配以有效潤滑，就可以得到有效防止，模具壽命將會大幅提高。 　　3、高合金工具鋼改鍛的意義 　　作為沖模常用材料的高合金工具鋼，其所有的力學性能的高低，與沖模的使用和壽命息息相關。在國外常常通過改鍛來提高高合金工具鋼的力學性能，而國產(chǎn)高合金工具鋼，尤其是冷作模具用高合金工具鋼(如Crl2，Crl2MoV)，其共晶碳化物極不均勻，若不經(jīng)改造，是不能滿足沖模需要的。因此，需采用先進鍛造工藝進行改鍛，以達到制模要求。冷作模具高合金鋼的鍛造，不限于獲得理想的幾何形狀、消除冶金缺陷(如鍛焊內(nèi)部疏松、非氧化氣孔、細化晶粒、緊密組織等)，更重要的是通過合理的鍛造操作，大幅度提高鋼的力學性能。 　　4、改鍛的基本工藝要素 　　高合金工具鋼軋(鍛)材的改鍛與一般自由鍛有別，各個環(huán)節(jié)都有具體的要求。欲將其改鍛成高質(zhì)量的沖凸模、凹模鍛坯，必須事先確定好以下一些基本要素。 　　4.1對原始毛坯的要求 　　模具制造大都是單件、小批量生產(chǎn)，模具鍛坯的原始毛坯下料主要采用鋸切割。要求兩端平整(傾角小于10°），其毛坯尺寸還應考慮加工余量和火耗。為了滿足首次鐓粗鍛造比，便于擊碎材料組織顆粒粗大的碳化物，推薦按下式確定毛坯長度尺寸： 　　2d＜L＜3d(圓坯料) 　　2A＜L＜3A(方坯料)式中：L——毛坯長度； 　　d——圓毛坯直徑； 　　A——方毛坯邊長。 　　4.2加熱規(guī)范

常用高合金工具鋼鍛造加熱規(guī)范見表1。

　　4.3鍛造設備噸位

　　高合金工具鋼在鍛造溫度下比普通碳鋼強度高、塑性差。為了更有利在接近終鍛溫度進行鍛造，便于打碎鋼中碳化物，從而改善鋼的內(nèi)部組織，在鍛造高合金工具鋼時，其鍛造設備噸位應選得高一點。根據(jù)鍛件重量設備參見表2。

　　表2鍛錘噸位選用推薦表

　　形狀、尺寸以及表面質(zhì)量符合要求，也要求改善其內(nèi)部質(zhì)量。迄今為止，后者仍然要靠鍛造的變形工步來達到。對于一般的碳鋼和低合金鋼，必須在始鍛溫度下，加大鍛造比，猛烈鍛打，使其鍛透，這就足以改善其內(nèi)部質(zhì)量。而高合金工具鋼，特別是低塑性合金鋼，因塑性太低，不能用自由鍛造方法鍛造。但當它們處在全向不等值壓縮狀態(tài)下(即三向受壓應力狀態(tài))，其塑性可得到提高。在擠壓筒中擠壓和閉式模腔中模鍛，屬于這種應力狀態(tài)。用自由鍛工藝鍛造高合金工具鋼時，若采用方一扁方一方拔長的鍛造工步，則鍛坯受力狀態(tài)可看作近似的三向壓力狀態(tài)，可更好鍛透并挖掘材料塑性潛力。

　　4.4高合金工具鋼改鍛工步的選定

　　高合金工具鋼沖模鍛坯，要求其共晶碳化物顆粒應細小而勻稱并均勻分布，無宏觀、微觀偏析。未經(jīng)精煉的國產(chǎn)高合金工具鋼軋(鍛)材，需進行改鍛才能改變材料力學性能，滿足沖模鍛坯的要求。目前行之有效的改緞方法有以下幾種：

　　(1)順纖維方向鐓拔3次以上。沿原始毛壞的纖維方向(軸向)，確保鍛造比＞2，在一火內(nèi)快速連續(xù)鐓拔3次以上。這種方式適合高速鋼及小尺寸高合金工具鋼鍛坯的改鍛。缺點是若鐓拔次數(shù)不足或鍛造比過小則鍛不透，從而導致碳化物分布有明顯方向性：操作不當時，還易出現(xiàn)空心裂紋。

　　(2)變向反復鐓拔3次以上。第一次順纖維鐓拔，第二次垂直于纖維方向拔長再鐓粗。按此順序可分為單十字、雙十字和多十字鐓拔。這種鐓拔工步要點：一火內(nèi)完成全部十字鐓拔；鍛造比＞2，鐓粗前后鍛坯高度相差一倍；為避免鐓粗凸肚裂紋，應采用傾斜旋轉(zhuǎn)多次輕擊快打；拔長采用方一扁方一方走料。生產(chǎn)實踐證明，經(jīng)三種十字鐓拔，可以滿足多數(shù)80mm以下毛坯軋(鍛)材各種鍛坯改鍛的需要。