热锻模热处理工艺技术分析与应用
2018-09-28

在制造过程中，有大量零件的毛坯制作采用锻造的方法，如矿用单体支柱的底座、手把体、活塞、顶盖，金属顶梁的四小件、液压支架立柱，及千斤顶的缸底、活塞等均采用模锻制造。怎样提高模具的使用寿命是我们工程技术人员共同关心的问题。

目前，国内使用的锤锻模材料大多采用5Cr Ni Mo 、5Cr Mn Mo 。我们的锻造毛坯大多是中小型锻件，宜采用5Cr Mn Mo 、5Cr Ni Mo 材料制作的模具。根据我们多年的实践经验，锤锻模模具失效的原因，大都集中在以下几个方面: 型腔尺寸磨损和产生纵向裂纹、横向裂纹，以及网状裂纹( 龟裂) ，即所谓热疲劳裂纹。造成这些失效的原因是多方面的，涉及原材料的问题，模具毛坯锻造金属的组织成分，模具毛坯锻造温度的合理选择，模具的几何形状，模具的热处理工艺及质量等多方面。现就以淮北矿业集团机电装备有限责任公司5CrNi Mo 、5Cr Mn Mo 为材质的热锻模为例,根据模具使用条件、性能要求，以及模具制造过程中所采取的热处理工艺等几个方面进行分析说明。

一、锤锻模选材依据 1. 热锻模工作条件 热锻模在高温下通过冲击加压、强制金属成形。模具在工作过程中经受巨大的负荷，同时经受压应力、拉应力和附加弯曲应力，被锻金属在模具型腔内流动又产生强烈的摩擦力，型腔表面金属与高温金属接触，被加热至300 ～400 ℃，局部高达500 ～600 ℃，加上经常受到反复加热和冷却，极易产生热疲劳裂纹。 2. 热锻模性能要求 在工作温度下保持高的强度及良好的冲击韧度，良好的抗热烧蚀性( 包括高的热疲劳抗力、抗氧化性和热强性) 和抗热冲刷能力以及高的淬透性、良好的导热性。

根据热锻模的工作条件和性能要求。

5Cr Ni Mo 钢具有高的淬透性和良好的综合力学性能，适宜制造形状复杂、冲击载荷大的大型锻模。5Cr Mn Mo 钢以Mn 代替Ni ，强度虽然没有降低，但高温下的塑性、韧性降低，而且淬透性比5Cr Ni Mo 低、过热敏感性稍大，因此5Cr Mn Mo 适合制造中小型锻模、热压模。

二、模具制造工艺路线

热锻模具的制造工艺路线一般为锻造→退火→加工成形→淬火、回火。小型模具因形状简单、硬度高、不易加工，所以先加工或淬火、回火。大中型锻模先粗加工，再淬火、回火及机加工。

1. 毛坯制作( 锻造) 5Cr Ni Mo 、5Cr Mn Mo 热作锻模钢的组织和性能与合金调质钢有许多相似之处，属于亚共析钢。为消除轧材组织的方向性，使其尽可能得到均匀的组织和性能，以承受工作中的高应力和冲击，必须通过轧制或锻造，破坏其碳化物骨架，减少碳化物的不均匀性。淮北矿业集团机电装备有限责任公司采用锻造方法进行毛坯制作，毛坯镦粗、拔长交替次数不少于3 次，始锻温度1100 ～1180 ℃，终锻温度850 ～880 ℃，总锻造比不小于10 ，锻造后缓冷，以防产生白点和形成马氏体组织。

2. 退火 为便于机加工及改善化学成分的偏析和组织的不均匀性，我们通常采用完全退火进行预先热处理。表2 为淮北矿业集团机电装备有限责任公司完全退火工艺参数。

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