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兩種典型鋼錘鍛模具的熱處理工藝

點擊次數:464  更新時間:2023-07-19

5CrNiMo、5CrMnMo及5CrMnMoSiV具有淬透性、回火穩定性較好,常用于制作中小型的錘鍛模。但為彌補5CrMnMo、5CrNiMo及5CrMnMoSiV在較大截面和較高溫度時熱穩定性、熱疲勞性及淬透性不夠的缺陷,大型錘鍛模具常使用45Cr2NiMoVSi、B2等大截面熱鍛模具鋼。


與5CrNiMo、5CrNiMo及5CrMnMoSiV相比,45Cr2NiMoVSi和B2中既含有較高的Cr和Mo,又加入了少量的V,使CCT曲線上的高溫轉變區上移,低溫轉變區顯著右移,提高了鋼的淬透性。


截面尺寸在500mm×500mm以下的模具經970~990℃淬火,650~680℃回火后,硬度可達36~44HRC。而且45Cr2NiMoVSi和B2具有二次硬化能力,其高溫強度較5CrNiMo鋼高50%,熱穩定性高出100~150℃,沖擊韌性則相當。另外,鋼的熱磨損性、熱疲勞性及抗熱裂紋擴展的能力也強于5CrNiMo。這兩種鋼用于12000t以下機械壓力機模具及16t錘以下模鍛模具,模具的使用壽命是5CrNiMo鋼制造的同種模具壽命的數倍。


下面就給大家詳細介紹45Cr2NiMoVSi和B2兩種模具鋼的熱處理工藝。


模具裝爐要求


(1)錘鍛模具裝爐時,兩模塊之間、模塊與爐壁之間的間隔不小于50mm。裝爐長度不大于爐子有效長度的3/4,不允許兩塊模塊上下堆放,同爐各模塊尺寸應盡量相近。若同爐模塊尺寸大小有差異,可將模塊尺寸大的放在爐子的內側,尺寸小的靠近爐門擺放。


(2)錘鍛模具裝爐時,要了解模具加工情況,必要時應采用真空爐熱處理或者裝箱保護加熱,模具型腔等處有足夠加工余量時可直接加熱。


熱處理檢驗


保證熱處理的有效性,是保證錘鍛模質量的關鍵,必須進行外觀、硬度檢驗,并根據檢驗結果,及時修訂熱處理工藝參數,保證后期熱處理質量。


(1)外觀檢驗:檢驗經熱處理后錘鍛模具是否有變形,防止變形過大造成后續加工問題。使用著色探傷,檢驗錘鍛模具是否出現裂紋。


(2)硬度檢驗:使用風動工具,在模具承擊面、橋部、型槽以及燕尾平面打磨平面,打磨深度以見模具原材料火花為止,使用布氏硬度計,檢驗模具硬度是否合格。


淬火處理要求


(1)升溫和預熱要求:為保證模塊溫度均勻,應注意緩慢加熱升溫,并應分別在600~650℃、850~900℃溫度下預熱均溫。具體預熱保溫時間見表1


表1 錘鍛模具的保溫和油冷時間(45Cr2NiMoVSi)

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(2)保溫要求:45Cr2NiMoVSi在960~980℃保溫,保溫時間根據工件有效厚度而定,具體保溫時間見表1。B2鋼工藝參數見表2。注意,大型模具淬火溫度應采用上限,小型模具用下限。


表2 錘鍛模具的保溫和油冷時間(B2鋼)

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(3)預冷要求:錘鍛模具保溫結束后,為減小變形,出爐后應在空氣中預冷,大模塊空冷約7~10min,小模塊約5~7min,然后油冷。


(4)油冷要求:冷卻油溫在20~70℃。淬火油的最高使用溫度應低于其閃點60~80℃。為保證鍛模冷卻均勻,應選擇適當的冷卻運動方向,運動時間據模塊大小而定(一般30~40min),然后靜止冷卻,45Cr2NiMoVSi冷卻時間參考表1,B2鋼參數見表2。錘鍛模具出油溫度150~200℃,此時錘鍛模具提出油面只冒青煙而不著火,如將水滴滴至模具表面有緩慢的爆裂聲,淬火(淬油)后金相組織為板條馬氏體+粒狀碳化物+少量殘留奧氏體。


錘鍛模具回火處理要求


為避免淬火應力過大產生裂紋,錘鍛模具出油后立即裝爐回火。應盡量避免降溫回火,必須采用降溫回火時,爐溫必須降至300℃以下?;鼗鹧b爐順序應盡量和淬火時的一致。為了消除殘余應力,必須進行兩次回火。


(1)升溫和預熱?;鼗饻囟瘸^500℃,必須在250~300℃預熱,預熱保溫時間見表3


表3 鍛模在電爐中的回火保溫和冷卻(B2鋼、45Cr2NiMoVSi)

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(2)保溫?;鼗饻囟雀鶕捕纫蠖?,具體數值見表4。第一次回火規程具體見表3。


表4 回火溫度

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(3)冷卻。保溫結束后出爐空冷。


燕尾部分回火要求


燕尾部分硬度要求3.6~3.8dB。為保證燕尾部分的硬度合格,應使用專用加熱爐重新加熱燕尾,回火溫度定為720~740℃,保溫4~5小時,保溫結束后在爐中放至500℃以下吊出空冷?;鼗饡r注意,翻新次數多厚度薄的模塊要熱爐回火,以免時間長,使承擊面和型槽硬度降低。在第一次回火之后進行。


錘鍛模具第二次回火要求


第二次回火應在第一次回火、燕尾回火冷到室溫后才能進行,第二次回火的溫度一般比第一次的低10~20℃,保溫時間可比第一次回火縮短20%~25%,保溫結束后出爐空冷。其他工藝規程參照表3。


返淬要求


淬火后若硬度不合格,允許對錘鍛模具進行返淬。返淬前退火及其隨后的淬火均應裝箱保護,以防承擊面和模具型槽進一步氧化脫碳。裝箱以干生鐵屑和6%~8%木炭為保護劑。退火工藝為模塊隨爐升溫至600~650℃預熱保溫2~3小時,然后隨爐升溫至800~820℃保溫,保溫結束后冷卻。退火保溫時間和冷卻方式見表5。返淬溫度可比正常淬火溫度低20℃,保溫時間要適當延長2~3小時。


表5 退火保溫時間及冷卻

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錘鍛模具翻新的熱處理要求


錘鍛模具失效后,在一定范圍內允許進行下落翻新,在模具下落后,應進行模具硬度檢查,檢測部位包括承擊面、模具型槽及燕尾面,檢驗是否符合設計要求。⑴如果硬度檢測合格,可以不進行淬火處理,但是模具加工成品后,應進行去應力回火。具體工藝為:根據模塊大小在380~400℃預熱2~3小時、在600~620℃保溫5~10小時后空冷,注意,預熱溫度要比原來回火溫度低30~50℃。⑵若硬度檢測不合格,需要重新熱處理。熱處理方法和返淬處理方法相同。

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