一、模具新钢种——超硬型高速钢

二、V3N成分及性能特点

1. 高C： C对冷作模具钢的强韧性、耐磨性有决定性的影响。含碳量增加，则抗压强度及耐磨性增加。因此，抗冲击及高强韧冷作模具钢含碳量较高。
2. 高V： V强烈细化晶粒，强烈提高耐磨性、红硬性及二次硬化能力。但含量过多会明显恶化可锻性及磨削性。
3. 含N：N可细化晶粒，又有析出强化的作用，且机械性能及焊接性能都较好。

三、V3N钢模具的加工工艺

1. 锻造
   V3N钢含有大量的一次碳化物和二次碳化物，若保留在淬火组织中，将急剧降低模具所有寿命。只有通过对原材料改锻，击碎碳化物，才能使其呈细小、均匀的形貌分布于钢基体，提高整体力学性能。
   V3N钢导热性差，锻坯加热时应充分预热，始锻温度1170℃，终锻温度950℃，设备可采用250kg(小件)和400kg空气锤，开始采用轻锤快打，中间用重锤打，最后慢打轻打，锻后于石棉粉箱中缓冷取出后即进行退火处理。
2. 锻后退火
   可采用等温退火(见图1)或普通退火(见图2)
3. 机械加工
   锻后硬度较高，采用等温或普通退火后，机加可顺利进行，淬火后因工硬度较高，故工件成型磨削难度较大，可采用镨铌刚玉加铬制作的砂轮进行磨削。
4. 热处理工艺
   V3N钢在1220～1230℃淬火时，由于存在未熔碳化物，硬度偏低，系淬火温度不足；在1260～1270℃淬火时，晶粒明显过大，系过热现象。选择1230～1240℃淬火加热温度既能使碳化物和合金元素充分溶解到奥氏体中去，又能保持较细晶粒(10～10级)。
   V3N超硬高速钢模具部件采用1220～1230℃经550℃四次回火(见图3)，硬度可控制在HRC64～67，具体可根据零件尺寸的大小从热处理工艺上进行调整，达到硬度和强度较理想的配合，V3N超硬高速钢与强韧性关系如下表2所示。
   V3N超硬型高速钢淬火后有较多残余奥氏体，据测定约为25%～30%，必须尽量消除减少，为此进行多次高温回火使之发生马氏体转变。进行4次高温回火后，大部分残余奥氏体发生了马氏体转变，产生二次硬化效应。V3N钢二次硬化效应温度比普通高速钢高30～40℃，这一特性十分宝贵，表明V3N钢有更高红硬性。
5. 精加工后的深冷处理
   经深冷处理后，由于残留奥氏体向马氏体转变以及超细碳化物的析出，模具零件硬度和耐磨性将进一步改善，耐磨性可提高40%，既缩短回火时间节省了能量，又明显提高了模具使用寿命。
   高速钢模具深冷处理工艺过程为：模具除油污→放入保温罐中→少量多次注入液氮(196℃)→保温浸泡2.5h→取出模具迅速放入60～70℃热水中。

四、V3N钢在冷作模具的应用与效果

五、结语

1. V3N超硬高速钢各项性能优良，适合加工冲裁模等冷作模具，寿命显著提高。
2. V3N钢热加工工艺较严格，1220～1230℃淬火，550℃4次1小时回火，精加工后再经深冷处理可获得高硬度、高耐磨性和良好的韧性配合，使用过程中还可定期对凹模进行去应力回火以延长寿命。