由于在高溫、高速、高負(fù)荷條件下工作，模具通常采用耐高溫、耐磨、合金成分較高的合金鋼、耐熱鋼、硬質(zhì)合金等難加工材料制成。為了提高壽命還須進(jìn)行特定的熱處理工藝或表面強(qiáng)化工藝，所以加工難度很大。超硬刀具切削、電、化學(xué)加工等特殊的加工方法可以解決一些問(wèn)題，但成本明顯增加。

目前，我國(guó)廣泛使用的冷作模具鋼有CrWMn 和Cr12型鋼等。前者的缺點(diǎn)是易形成網(wǎng)狀碳化物，而后者共晶碳化物帶狀偏析嚴(yán)重，結(jié)果都使鋼的強(qiáng)韌性降低，導(dǎo)致模具易崩刃、斷裂而早期失效。為了改善強(qiáng)韌性，生產(chǎn)上采用了多種強(qiáng)韌化工藝，如低溫淬火工藝等。另一方面，人們通過(guò)合金化方法，在努力尋求性能更為優(yōu)越的冷作模具鋼。火焰淬火模具鋼 7CrSiMnMoV(代號(hào)CH-1)即是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家近年開(kāi)發(fā)和使用的新型模具鋼，其主要特點(diǎn)如下：

(1)強(qiáng)韌性好火焰淬火具有和整體淬火相近的硬度和各種性能。淬硬層下有高韌性基體作襯墊，工作時(shí)刃口不易產(chǎn)生開(kāi)裂、崩刃現(xiàn)象。采用表面強(qiáng)化工藝后硬化層保留了一定的壓應(yīng)力(304MPa)，可提高疲勞強(qiáng)度，使模具獲得較高的使用壽命。

(2)淬火變形小當(dāng)模具全部加工成型后，在刃口用氧-乙炔火焰加熱至淬火溫度，然后空冷即達(dá)到淬火目的，不須其它加工，所以變形很小。

(3)修復(fù)方便可焊性好，制造有偏差時(shí)可用相應(yīng)的焊條進(jìn)行補(bǔ)焊，經(jīng)打磨修整即可達(dá)到理想的效果。

(4)節(jié)省費(fèi)用，降低成本由于只需氧-乙炔氣源，不受場(chǎng)地、裝備的限制，操作方便。省去整體淬火多次加熱回火的繁瑣工序，提高了生產(chǎn)率。初步統(tǒng)計(jì)結(jié)果，7CrSiMnMoV鋼采用火焰淬火工藝制造的模具與Cr12鋼模具相比省電約80%，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高約20%，熱處理總費(fèi)用降低70%左右，模具壽命提高1.5倍以上。

汽車、摩托車用大型模具切邊刃口通常采用Cr12或Cr12MoV鋼材料。由于模具尺寸較大，又多為三維異型曲面，所以不論采用整體結(jié)構(gòu)或鑲拼結(jié)構(gòu)，加工都十分困難。整體結(jié)構(gòu)浪費(fèi)材料，工藝的可行性要受到熱處理爐口尺寸的限制。鑲拼結(jié)構(gòu)熱處理以后變形大，消除變形困難，且容易降低模具的精度。80年代火焰淬火鋼的出現(xiàn)首先是在汽車行業(yè)得到應(yīng)用和推廣，繼而在模具制造中也得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

近幾年，我公司與協(xié)作廠家在聯(lián)合開(kāi)發(fā)替代進(jìn)口的摩托車油箱模具及其他一些沖裁模具中，成功地采用了7CrSiMnMoV鋼和火焰淬火工藝。7CrSiMnMoV鋼的主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表17CrSiMnMoV鋼的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(%)

鋼號(hào)	C	Cr	Mo	V	Si	Mn
7CrSiMnMoV	0．65～0．75	0．9～1．2	0．2～1．5	0．15～0．30	0．85～1．15	0．65～1．05

首先將7CrSiMnMoV圓鋼按要求鍛造成型，或按零件要求鍛造成各種三維形狀(實(shí)型造型)。退火后粗加工、磨平，在加工中心加工出刃口形狀，鉗工修配、安裝調(diào)試后火焰淬火，圖1為油箱內(nèi)殼切邊刃口圖。淬火預(yù)熱溫度一般控制在180～200℃，預(yù)熱1～1.5h。對(duì)單一的大型、整體、封閉型腔模具可用噴槍直接預(yù)熱。淬火加熱火焰為中性焰，火焰長(zhǎng)度10～15mm，氧氣壓力控制在49～69MPa，乙炔壓力控制在4.9～6.9MPa。加熱時(shí)火焰距離加熱面1～3mm，距離刃口邊沿4～6mm，加熱帶控制在2～3mm，距離刃口邊沿4～6mm，加熱的速度控制在160～200mm/min。模具的最終硬度基本可控制在52～62HRC，淬火的深度達(dá)1.5mm，由于火焰淬火以后材料尺寸變化量遠(yuǎn)小于整體淬火，長(zhǎng)度在300mm以內(nèi)的鑲塊結(jié)構(gòu)模具，結(jié)合縫之間的間隙<0.12mm，這對(duì)于沖裁模具而言其壽命和精度是完全滿足要求的。

圖1 油箱內(nèi)殼切邊刃口

以上是采用7CrSiMnMoV鋼制造摩托車油箱模具及摩托車頭盔模具中的一些經(jīng)驗(yàn)技術(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)踐證明，在其它一些沖裁模具的制作中也可參考，模具的質(zhì)量和壽命明顯提高，極大地方便和滿足了生產(chǎn)的需要。所以，用7CrSiMnMoV鋼火焰淬火工藝代替CrWMn和Cr12鋼制作大型三維曲線模具，是一種值得推廣的方法