砂轮成形模具在挤压力下作，极汽面承吱质磨料的磨粒磨损，工作条件恶劣，收求投几几有高的，韧性和耐磨性，并耍求模具材料具打以好的热处理工艺性能。目前。国广泛选45制作砂轮模具。在生产实跋中，451钢制造的投具，1尸耐磨性欠隹很快磨损失效，使用寿命较短。此外，模套的热处理货形人。采特殊诂施防止其变形，并造成后续加，作量大。1个；因变形过大而造成模具开裂或尺寸超光而报废。为提高451=钢模具的使用寿命，曾有不少7片在**面处理方面做过朽上作，如渗碳。，渗铌等。经面处理后，税具面硬度显著提高，但这些工艺的处理温度均很高，模具变形较人，较高的而硬度使精加丁困难，吐粘加工而硬化以波磨削掉吏面处理失去了意义。此，这些技术均以土砂轮投具生产中扮到批量应用1.

　　损特征的基础上，研制了种新型的具有良好氮化性能的高强韧微变形钢瓜3，适用于制造寿命的砂轮成型这类模具。

　　1爪3铜化学成分设计收稿日期210瓜修订日期2002机械学院村料呈系。

　　1.1砂轮成型模具失效分析砂轮成型模具由模套芯棒和上下模板组成，在砂轮坯的压制过程中，上下模板受压九模套横截面受拉应力，模套和芯棒面受磨料磨损。

　　砂轮模具的失效形式主要是磨损超差，其中模套。2模具钢成分设计从砂轮成形原理和模具的失效形式可知，砂轮投具必须具备1高的强韧忡以防止压制砂轮坯过程中模套发生变形或开裂；2高的耐磨性。以抵抗硬质扔料磨损3热处理微变形性，这是因模套和上下模板均属十薄壁件。热处理易产生变形。所以。为避免开裂。尺寸超差等热处理废品和减少精加工工时，应具备热处理微变形性；4经济性，在保证使用性能的前提下，尽可能降低成本但是，由于铝使工艺性能变差，3钢中不添加铝，而主要依靠铬钼钒合金来改善氮化性能。此外，离子氮化处理的温度般为40，500 6因而，又要求新钢种具有较好的回火稳定性，以保证含有定量的提高回火稳定性的合金元素。

　　重稀土可明显地改善模！1钢铁某些性能，许多研宄工作明，稀土具有脱氧脱硫，净化钢液细化晶粒改善夹杂物形貌等作用。在模具钢中添加适量的稀土可提高钢的热塑性硬度韧性和耐磨性14此。在新钢种中添加微1的重稀土元素来改善钢的忡能=综合考虑材料的强，性热处理工艺性能和高的强韧性主要依靠适中的碳量，并添加适量的铬钼钒等强化合金元素和采取合适的强韧化热处理工艺来实现。

　　2爪3钢的机械性能模具的热处理变形与萍火热应力组织应力模具形状冷加工残余应力等诸多因素有关。国内夕各种典型微变形钢种的合土化构成。均足丁提高过冷奥氏体稳定性，降低1点。以降低淬火冷却速度，增加残余奥氏体量，减小热应力和组织应力，从而减少淬火变形及避免淬火开裂十闪此添加适量的铬元素将有利十减少热处理变形磨损是个复杂的过程，同种材料在不同的磨擦副中具有特定磨损特征，磨损机制不同对材料的要求也不尽相同。砂轮成形过程中，成形压力小于磨粒本身的压碎强度，而模具硬度小于磨粒硬度的8倍。因此。砂轮模几的磨损特征为低应力高磨损区磨粒磨损。在这磨损区，材料等因素。所以，为提高砂轮模具的耐磨性就必须增加硬度，而砂轮模具又要求具有定的强，就只有通过面强化处理技术来实现。目前，面强化处理技术很多，渗硼渗铌渗碳等强化手段虽可获得高的面硬度，但由于处理温度高，冷却后模具变形较大，因此，这些技术不适合用于制造砂轮成型模具。而离子渗氮处理技术既可获得较高的面硬度，又可以避免模具变形，比较适合砂轮模具。为得到稳定的高硬度渗氮层，钢中应局喂碰娜1钼钒3合金疏030，淬火不同温度回火下的抗弯强度和冲击，性硬度12.从1和2可以看出，爪3钢具有良好的强韧性，完全能满足砂轮模具对性能的要求。爪3钢经540 580，回火后，硬度范围为此5355，这就使得离子渗氮或气体闱碳共渗等血强化处理1段用于13钢制造的模具成为可能距面距离mm瓜3钢离子渗氮后的面硬度3.

　　渗氮工艺为520，8从3可，由于含有铬钼。饥。能生成氮化物的金兀秦，1此3钢经渗氮处理后在面层生成了些细小分散硬度高的氮化物，从而得到硬度很高的氮化层，3爪3钢的热处理变形真空热处理后，用肘此1免，千分尺0.00检测。不同热处理工艺对瓜3钢热处理变形的影响及与45钢的比较列于1中。从1可13钢的热处理变形率极低。仅为万分之几的范围，径向变形率比45钢降低76，轴向变形率降低94.瓜3钢的热处理微变形性使其用于制造砂轮模具具有许多优势，可以完全避免淬火开裂变形超差等热处理废品，减少精加工工时或免去精加工这道工序，从而使砂轮模具的制造成本降低且不需要火型精加设备。

　　及与45钢的比较热处理工艺径向变形教轴向变形率注中数据为2个试样的平均值4爪3钢的渗氮性能渗层深0.2，0.3 1恰好与砂轮模具的失效尺寸相致，这显然有利于提高模具的使用寿命。

　　5，13钢的抗磨料磨损性能为模拟砂轮成形模具的工况，对3钢和45钢在同等试验条件下进行了抗磨料磨损性能试验。试验在触10型磨料磨损机上进行，试样尺寸为帖。1.载荷为8.频率，25磨料为120目的3汇，往返60次后称试样失重，结果发现3钢的失重为0.061.而45钢为0.14试验结果明，瓜3钢抗磨料磨损性能比45钢提高了1倍多。

　　6制作模具试验理工艺为1030，油淬+550，2，2次回火，离子渗氮工艺为520，8热处理后模具的坫体硬嗖为，此5355.血硬度出900，渗层深0.20.31.模具的现场使用结果明，用瓜3钢制造的砂轮模具的平均使用寿命达12000件左右，比451=钢提高1倍以上。

　　7结语研制的瓜3钢是种具有良好渗氮性能的高强，微变形钢，该钢通过添加铬钼钒重稀土等元素合金化，使其具有高的强，性良好的面渗氮性能和热处理微变形性。该钢适用于制造高寿命的砂轮成型这类模具。

　　1冯晓曾。模具钢及热处理肘。北京机械工业出版2李建明。磨损金属学肘。北京冶金工业出版社。

　　何力。稀土变质处理及合金化对高锰钢组织结构的影响。金属热处理学报。200021351 4赵华。稀土对323；钢冲击韧度的影响1热加工工艺。2001.131