实例1 变压器冲模，材料为CrWMn钢，要求淬火、回火处理。

（1）模具加工工艺流程及其失效形式 锻造→调质（Ac₁～Ac₁+20～40℃加热淬火，600℃左右回火）→退火→机械加工→淬火→回火→精加工。在精磨模具时发现裂纹，裂纹粗且长。

（2）原因分析 金相组织检验发现，有带状组织，2级。在高放大倍数下，可观察到较宽的裂纹，裂纹两侧有氧化和脱碳，脱碳层总深度0.15mm左右。经分析后认为，导致模具脆裂的原因如下：①原材料中有较严重的碳化物偏析带，热处理后偏析带及其附近组织应力较大，对裂纹的产生有促进作用，但不是主导因素；②裂纹两侧有氧化脱碳，裂纹开口很大，粗且长，不同于最终淬火时形成的淬火裂纹，说明裂纹在最终热处理前已经形成，考虑到严重脱碳只有在箱式炉中进行球化退火时才有可能产生，故裂纹应在退火前的工序中产生；③锻后冷却时形成的粗大晶粒和片状珠光体组织最容易引起淬火开裂，而将调质工序安排在退火之前进行，又有碳化物带状偏析作诱因，故调质时产生开裂，并在其后球化退火过程中，裂纹两侧产生严重脱碳氧化，在最终热处理时，裂纹又进一步扩展、变粗和加长。

（3）改进措施 将调质工序安排在退火之后进行，作为预备热处理，可以进一步改善组织的均匀性，减少最终热处理后的变形与开裂倾向。

实例2 Z47-12型多工位联合冷镦机冲模，材料为T10A钢，要求淬火、回火处理。

（1）模具失效形式 在工作过程中，机床冲击频率为70次/min，冲模要承受轴向及径向冲击力、径向摩擦力和工件退出模具时轴向拉力的作用，工作条件较为苛刻。平均使用寿命仅为2500件，最低寿命才几十件。模具失效形式为疲劳脆性开裂。

（2）原因分析及改进措施

1）原热处理工艺。二序冲模（见图5-4）预备热处理采用球化退火，其组织为粒状珠光体。再经800℃加热，水淬油冷，200℃回火2h后，硬度为58～63HRC，其显微组织为细针状马氏体+粒状碳化物+少量残留奥氏体，亚结构为孪晶。

图5-4 二序冲模简图

2）改进措施。该模具要求具有高的硬度、强度、抗压屈服强度和一定的韧性、塑性，若提高回火温度、降低硬度，则模具型腔很快会因磨损超差或冲击塌陷变形而早期失效。为提高模具寿命，对T10A钢二序冲模可在球化退火和机械加工后再进行一次完全退火处理，其工艺为840℃保温3h，炉冷至500℃出炉空冷。退火组织为片状珠光体。

T10A钢冲模最终热处理采用600℃充分预热，淬火加热温度为840℃，在盐浴炉中加热时间为30s/mm，水淬油冷，水温控制在20～40℃之间，于200℃回火2h。经此工艺处理后，冲模硬度为60～62HRC，显微组织为细针状马氏体+碳化物+残留奥氏体，其亚结构为高密度位错。不同工艺处理后的T10A钢二序冲模的力学性能和平均寿命见表5-7。

表5-7 不同工艺处理后的T10A钢二序冲模的力学性能和平均寿命

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原始组织为片状珠光体的冲模，其抗压强度可较常规工艺处理的模具提高1.5倍，抗压屈服强度可提高2.1倍，断裂韧度提高31%，而一次冲击韧性值有所下降。模具平均寿命可获得显著的提高，最高可达7000件。该工艺也可适用于其他T10A钢模具。

实例3 电动机铁心精密冲裁凸模，材料为T8A，要求淬火、回火处理。

（1）原热处理工艺及其失效形式 常规热处理为770～780℃淬火，200～220℃回火，在生产使用过程中平均寿命为1.2万件。失效形式为疲劳断裂。

（2）改进工艺及效果 采用循环超细化热处理工艺（也称为摆动式循环快速加热—冷却淬火工艺），即采用温度分别高于Ac₁和低于Ar₁的两个盐浴炉，先将模具放入高于Ac₁的高温炉中加热到正常淬火温度，然后迅速转到另一炉内冷却到Ar₁以下30～50℃，如此反复数次循环处理，最后一次在Ac₁以上温度淬火，淬火后在200℃回火2h，其工艺曲线如图5-5所示。

采用T8A钢制的电动机转子铁心冲裁凸模，使用循环热处理进行4次循环处理，770～780℃加热，660～670℃等温，淬火后在200℃回火2h。将此工艺应用于生产以后，模具平均寿命由原1.2万件提高到了4万件以上，且在模具表面和内部均没有裂纹产生。模具最终失效形式为凸模尺寸磨损超差，即由过载疲劳断裂转变为磨损失效。

图5-5 T8A钢循环超细化热处理工艺曲线

实例4 冲模，材料为CrWMn钢，要求淬火、回火处理。

（1）原热处理工艺及失效形式 原常规淬火方法是加热至830～850℃，保温后冷却，200℃回火2h。回火后钢的内部组织为回火马氏体+细小碳化物+少量残留奥氏体，硬度为60～62HRC。在生产使用中，由于冲模承受很大的压力和弯曲力，过早产生了崩刃、脆断及开裂现象。

（2）改进措施与效果 过共析钢一般淬火加热温度为Ac₁+30～50℃，如果降低淬火加热温度，则可使钢中获得一定数量的板条状马氏体，有利于提高钢的强韧性；对高碳钢采用低温、快速、短时加热淬火的工艺，可减少奥氏体的含碳量，提高钢的韧性和耐磨性，达到延长服役期的目的。

1）调质处理。先进行调质处理，以获得细晶粒，为后续热处理作好组织准备。调质工艺为（850±10）℃油淬，（650±10）℃回火，其内部组织为细颗粒状的珠光体+较细粒状碳化物。

2）淬火与冷却。控制加热速度，模具先进行预热（680±10）℃×30min，再入盐浴炉迅速加热到800～820℃并保温5min，然后油冷。淬火时为减少淬火应力，要控制模具在油中的冷却时间，模具表面温度降至200～300℃即可出油空冷。

3）回火。采用低温回火，回火温度为（200±10）℃，回火时间为120min。经检验，内部组织为极细的板条状马氏体+少量隐针马氏体+碳化物+少量残留奥氏体。淬火后不但形成板条状马氏体，而且还使Ms点由原150℃提高至300℃左右，减少了淬火变形与开裂倾向。低温回火可使淬火马氏体中析出微量弥散度很大的ε相，淬火应力基本消除。回火后硬度为58～60HRC。原则上，凸模和凹模分别取下限硬度和上限硬度。改进工艺后，模具寿命提高了两倍以上。