理论教育 热锻模具的热处理优化方案

热锻模具的热处理优化方案

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:500mm锻件,如4Cr5MoSiV1钢锻件,经常规球化退火处理后,组织较粗大,显微组织偏析较严重,球化不完全,大部分碳化物呈网状结构。图6-2 H13钢锻后高温正火+球化退火工艺曲线最终热处理 根据热锻模的服役条件,要求其具有足够的硬度与韧性,良好的综合力学性能。表6-3 常用热锻模用钢淬火工艺对热锻模具钢组织与断裂韧度之间关系的研究表明,采用较高温度淬火,有助于提高热锻模的断裂韧度,降低热锻模服役时的开裂倾向。

热锻模具的热处理优化方案

目前我国大量使用的热锻模材料主要有5CrNiMo、5CrMnMo、5SiMnMoV、4Cr5MoSiV(H11)和4Cr5MoSiV1(H13)等。下面介绍热锻模的热处理工艺。

(1)预备热处理 主要包括锻后退火与预防白点退火等。退火的温度、升温速度、保温时间、冷却速度等应根据模具的材料、形状、尺寸大小而定。

1)锻后退火。热锻模模块在锻造后进行完全退火或等温退火处理,以消除内部残余应力,降低硬度,便于切削加工,获得要求的组织和性能。常用热锻模用钢的退火工艺规范见表6-2。

6-2 常用热锻模用钢的退火工艺规范

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2)预防白点退火。白点是一种冶金缺陷。热锻模具钢中大多含有Ni、Cr等合金元素,在锻造后容易形成白点。白点的存在明显降低模具的强韧性,故在普通的退火后,还需要进行预防白点的退火处理。图6-1所示为5CrMnSiMoV钢模块的防白点退火工艺曲线。

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图6-1 5CrMnSiMoV钢模块的防白点退火工艺曲线

3)锻后高温正火+球化退火。ϕ500mm锻件,如4Cr5MoSiV1(H13)钢锻件,经常规球化退火处理后,组织较粗大,显微组织偏析较严重,球化不完全,大部分碳化物呈网状结构。经高温正火+球化退火后,H13钢组织细化,合金元素偏析得到改善,碳化物球化率高,碳化物分布均匀。具体热处理工艺如图6-2所示。

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图6-2 H13钢锻后高温正火+球化退火工艺曲线(www.daowen.com)

(2)最终热处理 根据热锻模的服役条件,要求其具有足够的硬度与韧性,良好的综合力学性能。针对模具的失效形式来制订热处理工艺,如热锻模若以磨损失效为主,则应通过热处理来提高钢的热硬性及回火稳定性;若以脆断失效为主,则应通过热处理来提高模具的强韧性。

1)淬火。热锻模淬火加热时,应选用保护气氛、装箱保护、钢箔包装保护加热,以及真空等加热,以防氧化与脱碳。为了减少热应力,避免出现裂纹,大型热锻模在淬火加热前应进行一次预热(550~600℃)或两次预热(550~600℃、700~750℃)。

常用热锻模用钢的淬火工艺见表6-3。

6-3 常用热锻模用钢淬火工艺

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对热锻模具钢组织与断裂韧度之间关系的研究表明,采用较高温度淬火,有助于提高热锻模的断裂韧度,降低热锻模服役时的开裂倾向。

热锻模的淬火加热保温时间,通常依据热锻模的有效高度计算,在箱式电炉、盐浴炉中加热时,加热系数可分别选取2~3min/mm和1min/mm。

热锻模的淬火可采用油淬、分级淬火或等温淬火等,尺寸较大的热锻模具淬火时要在空气中预冷到770~790℃后再淬火,预冷时间为3~8min,淬火时通常将模面向下淬入油中冷却到200℃左右,出油后尽快回火。

2)回火。热锻模的回火温度,要按模具的工作条件和不发生脆断来确定。对于具有二次回火脆性的热锻模用钢,尽量避开回火脆性区,一般采用油冷或避开该温度区域,随后为消除应力再进行二次回火,第二次回火温度要低于第一次回火温度约10℃。回火保温时间应充分,以保证心部组织转变完全。

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