热锻模具钢5CrMnMo热处理工艺的改进
5CrMnMo热作模具钢
5CrMnMo 热作模具钢热作模具钢热作模具钢分类热作模具有锤锻模、压力机锻模、压铸模、热挤压模、热剪切模等。
热轧辊也可归入此类。
热作模具工作条件比冷作模具更加苛刻，受冷热反复作用，因此对模具钢的性能要求更高。
热作模具钢大体可分为高韧性和高耐热性两类。
高韧性模具钢大多用于热锻模；对于大型锤锻模，可选用在5CrNiMo基本成分上适当增加Cr、Ni、Mo、V 含量的钢种。
高耐热性模具钢可按工作温度的不同要求来选用。
对于在500～650℃使用的模具，可选用在Cr系、模具钢基础上适当增加Mo、V等二次硬化元素的钢种，如3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V等新型模具钢。
对于700℃以上使用的模具，可选用奥氏体耐热钢，也可选用节镍的CrMn系或CrMnNi奥氏体钢添加Mo、V等元素的钢种。
近年来发展的高铬(含Cr质量分数8%～13%)的CrNiMoV系模具钢，可提高钢的晶界抗氧性能，减少因晶界氧化而形成微裂纹。
常用热作模具用钢举例模具类型工作条件推荐用钢锤锻模整体模具 5CrMnMo，5CrNiMo，4CrMnSiMoV，5Cr2NiMoV镶块 4Cr5MoSiV1，3Cr2W8V，3Cr3Mo3W2V，4CrMnSiMoV压力机锻模整体模具 5CrNiMo，5CrMnMo，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV，4Cr5W2SiV，3Cr3Mo3W2V镶拼模具镶块 4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSiV，4Cr5W2SiV，5Cr4W2模体 5CrMnMo，5CrNiMo，4Cr2MnSiMoV热顶锻模 - 3Cr2W8V，5Cr4Mo2W2SiV，4Cr5MoSiV，5CrNiMo高速锤锻模 5CrNiMo，4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSi热挤压模轻金属及其合金、钢及其合金的凹模、冲头、管材挤压芯棒、穿孔芯棒等5CrNiMo，3Cr2W8V，3Cr3Mo3W2V,5Cr4Mo2W2SiV，4Cr5MoSiV，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV1温热挤压模 - W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2，6W6Mo5Cr4V，6Cr4W3Mo2VNb热剪切模 - 5CrNiMo，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV1，6W6Mo5Cr4V，W6Mo5Cr42 中、小型热轧工作辊 - 60CrMo，50CrNiMo，50CrMnMo，9Cr，70Cr3Mo，60CrNiMo，60CrMn高韧性热作模具钢常用的高韧性热模钢在合金工具钢标准中列入的有5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV三种，试用较好的钢号有5Cr2NiMoVSi、45Cr2NiMoVSi、3Cr2WMoVNi 等。
5CrMnMo型热作模具钢在热锻模具中的应用及热处理
性 热 作 模具 钢 。锤锻 模 具 一 般选 用 低 耐 热 高韧 性 热 作模具钢。 常 用 钢号 有 ５ Ｃ ｒ Ｍ ｎ Ｍ ０、 ５ Ｃ ｒ Ｎ ｉ Ｍ ０、
０ ． ４０～０． ６ ５ Ｏ ． ５ Ｏ～ ０ ． ８ ０
０． ８ Ｏ～ １ ． ２ ０ ０． ８ ０～ １ ． ２ ０
１ ． ２ Ｏ～ １ ． ６ ０
注 ：以 上 所 有 钢 种 的 ｗ ≤０ ． ０ ３ ０ 、ｗ ｓ ≤Ｏ ． ０ ３ ０ 。
４ ． 应对 措施
补 偿 淬 火 在 保 证 质 量 稳 定 的情 况 下 可 批 量 生 产 ，具 有 质 量稳 定 ，操 作方 便 ，效 率 高 ，成本 低 ，
５ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｍｏ 钢 是 传 统 的 热 锻 模 具 钢 ，钢 中加 入 Ｃ ｒ 可以 提 高淬 透 性 、高 温 强 度和 抗 氧 化 能 力 ；加入 Ｍｏ 主 要 是 为 了 控 制 回火 脆 性 ，提 高 耐 回火 性 。该 钢 适用 于 制 造要 求 较 高 强度 和 高 耐 磨性 的各 种 类 型 锻模 （ 边 长 ≤４ ０ ０ ｍ ｍ） 。 ５ Ｃ ｒ Ｎｉ Ｍｏ 钢 也 是 传统 热 锻 模具 钢 ，但具 有 十 分
Ｈ蛰
５ Ｃ ｒ Ｍ ｎ Ｍ ｏ 型热作模具钢在热锻模具 中的应用及热处理
宿 州市模具 热处理研 究 中心 （ 安徽 ２ ３ ４ ０ ０ ０ ） 赵 昌胜
热锻 模具 在 工作 过 程 中 承 受剧 烈 急冷 、急 热 循 环 ，较 高 的 冲击 载 荷 ，复 杂的 多 向应 力 ，以及 苛 刻 的摩 擦 、磨 损 。这 就 要 求热 锻 模 具 具 有较 高 的 冲 击 韧 度 和 断 裂 韧 度 ，高 的 高 温 强 度 及 高 温 硬 度 ，高 的热 疲 劳 抗 力 ，以及 较 高 的耐 回火 性 及 抗 氧化 能 力
提高5CrMnMo钢模具使用寿命的方法
２ 改变部分原热处理工艺 ．
改进后 的热处理工艺 见图 ３ 。
图 １ 改进前模具热处理工艺
由以上 材料和工艺 方法 生 产 的热 锻模具 寿命 很 低，
一
套模具通常 只能生 产 １０ ５ 根 钢轨 ，仅相当 于国 ０ ～１０ 外同类模具寿命 的 １ ～１３ ／ ／ ，因此 ， ５ 锻件成本较高 ，经
一
火操作不 当 ，热 电偶 、仪表测温不准 等 问题 。通 过校准 热 电偶 与仪表，严格执行原制定 的热 处理工艺 ，结果一 套模具 （ ）只能生产 １０根 钢轨 ，模具 寿命 没有 明 ４件 ８
机加工一淬火一 精加工 。模 具热处理 工艺流 程如 图 １
所示 。
显的提高 ，说明这不是模具寿命低的根本原因。
松层小于渗层总厚度 的 １ ３ ／ ；温度 在 ８ ０～９ ０ｌ ５ ５ｃ Ｃ，保 温
时 间 ３～５ 。 ｈ
使用寿命 的提 高，总成本却大 大下降 ，且不影 响生产 的
正 运 取 了 好 经 效益 Ｇ 常 行， 得 较 的 济 。
（０ ６ ３ ８ ２０ ０ １ ）
（）固体 渗硼 试验 （ ２ 结果 见表 ２ 。试验 结果 比较 ， ）
８０ ×５ ８℃ ｈ的渗硼达到 了以上要求。
表 ２ 固体 渗 硼 试 验 结 果
试验编号 １ ２ ３ ４ ５ 温度 ×时问 ８０ × ｈ ５ ℃ ３ ８０ × ｈ ５ ℃ ５ ８０ ×８ ５℃ ｈ ８０ ×３ ６℃ ｈ ８０ × ｈ ６ ℃ ５ 试验结果 深 度浅 深度浅 硬度低 深度不够 深度不够
４ ４ ３ ３ ７ ５ ６８ ２
４ ４ ． ３ ８ ６８ ９
＿
３ ０
２ ９
３ ５
工程材料题目与答案
1. 将同一棒料上切割下来的4 块45#试样，同时加热到850°，然后分别在水、油、炉和空气中冷却，说明：各是何种热处理工艺？各获得何种组织？排列一下硬度大小：（1）水冷：淬火M（2）油冷：淬火M+T（3）炉冷：退火P+F（4）空冷：正火S+F硬度（1）＞（2）＞（4）＞（3）2. 确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的和退火后的组织：（1）经冷轧后的15 号钢板，要求降低硬度。
（2）ZG 的铸造齿轮；（3）锻造过热后的60 钢锻坯；（4）改善T12 钢的切削加工性能：答：（1）再结晶退火：目的：细化晶粒，均匀组织，使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以消除加工硬化，降低了硬度，消除内应力，得到P（等轴）+F（2）去应力退火：目的：消除铸造内应力，得到P+F3）完全退火：目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低了硬度，改善切削加工性，得到P+F （4）球化退火：目的：使片状渗碳体装变为球状渗碳体，降低硬度，均匀组织，改善切削1200 1 1001000 二 900 800700卜」 完全退火球化退火/iTTini 左应力退火i 500 r .m t JwaimuLiLDij 性能，得到粒状P+Fe3C3.说明直径为10mm 的45钢试样分别为下列温度加热：700° C 、760° C 、840° C 、11004000,2 04 0,6 0.8 1.0 L2 1.4 %(%)4. 两个碳质量分数为 1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780° C 和900° C ，保温相同时 间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却至室温。
试分析：C 。
保温后在水中冷却得到的室温组织答:v v y x wir xj 铲敲逋灵接（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？（2）哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？（3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？（4）哪个温度加热淬火后未溶渗碳体较多？（5）你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？答：（1）900 °C（2）900 °C（3）900 °C（4）780 °C（5）780 °C，综上所述此温度淬火后得到的均匀细小的M+颗粒状Cm+AR的混合组织，使钢具有最大的硬度和耐磨性。
5crmnmo的热处理工艺
5crmnmo的热处理工艺
5CrMnMo是一种低合金高强度钢，广泛应用于工程机械、汽车和航空航天等领域。
在制造过程中，热处理是至关重要的一个步骤，它对于提高钢材的机械性能和延长使用寿命起着至关重要的作用。
热处理工艺包括加热、保温和冷却三个步骤。
在加热阶段，需要将钢材加热到适当的温度，使其达到所需的组织状态。
对于5CrMnMo钢，通常将其加热到960摄氏度左右。
在保温阶段，需要让钢材在高温下保持一定的时间，以使其达到均匀的组织状态。
对于5CrMnMo钢，保温时间通常为1小时左右。
在冷却阶段，需要将钢材迅速冷却，以使其达到所需的硬度和韧性。
对于5CrMnMo钢，通常采用油淬或水淬的方式进行冷却。
热处理工艺对于5CrMnMo钢的机械性能有着显著的影响。
通过控制加热温度、保温时间和冷却方式等参数，可以得到不同的组织状态和硬度。
一般来说，热处理后的5CrMnMo钢具有高强度、高硬度和较好的韧性。
但是，如果热处理工艺不当，也会导致钢材的性能下降甚至出现裂纹等缺陷。
因此，在进行5CrMnMo钢的热处理时，需要仔细控制各个参数，确保钢材的组织状态和性能达到所需的要求。
同时，还需要进行严格的检验和测试，以确保钢材的质量符合标准要求。
只有通过科学的热处理工艺和严格的质量控制，才能生产出高质量的5CrMnMo
钢，满足各种工程需求。
热作模具钢的性能及热处理规范
达400 ~ 600℃；锻件取出后模腔还要用水、油或压
缩空气进行冷却，如此受到反复加热和冷却，使模具表
面产生较大的热应力。锤锻模的失效方式主要是，在交
变的热应力作用下，模具表面产生网状或放射状的热疲
劳裂纹，以及模腔磨损或严重偏载、工艺性裂纹导致模
具开裂。
上一页 下一页 返回
1．热锻模用钢（高韧性、低合金）
料成形的模具，包括锤锻模、压力机锻模、热镦模、精 锻模和高速锻模等，其中锤锻模最有代表性。
热锻模用钢主要用于各种尺寸的锤锻模、平锻机锻模、 大型压力机锻模等。
热锻模在工作中受到高温、高压、高冲击负荷的作用。
模具型腔与高温金属坯料（钢铁坯料约1000 ~
1200℃）相接触产生强烈地摩擦，使模具本身温度高
温2 ~ 4 h，炉冷至500℃以下出炉空冷，退火
后硬度为197 ~ 241HBS。
②锻后等温退火：加热温度为850 ~
870℃，保温2 ~ 4 h；炉冷至680℃，保温4
~ 6 h，炉冷至500℃以下出炉空冷，退火后硬
度为197 ~ 241HBS。
③锻模翻新退火：加热温度为720 ~
740℃，保温2 ~ 6 h，炉冷至500℃以下出炉
空冷。
上一页 下一页 返回
1．热锻模用钢（高韧性、低合金）
3）淬火及回火
①推荐淬火、回火规范分别见表3-17、表
3-18。回火用途为消除应力，稳定组织和尺寸。
常温力学性能与回火温度的关系见表3-19。
②高温淬火、回火工艺。高温淬火可以获得
细致的板条状马氏体，强韧性较好，但超过
900℃加热淬火，冲击韧度等性能开始下降。生
（1）5CrMnMo钢
5CrMnMo钢是传统的热锻模具钢，钢中加
硼氮共渗提高5CrMnMo钢热锻模使用寿命的研究
维普资讯
生箜 ８期
煤
矿
机
械
・
３ ・ ９
文章 编号 ：０３０９ （０ ）８０３ －２ １０ ．７４ ２０ ０ ．０ ９０ ２
硼 氮 共 渗 提 高 ５ ｒ Ｍｏ 热锻 模 使 用 寿 命 的研 究 ＣＭｎ 钢
李 学伟
（ 龙 江 科 技 学 院 ，黑 龙 江 鸡 西 １８ ０ ） 黑 ５ １５
摘 要 ：通 过 对 ５ ｒ Ｍｏ 试 样 进 行 硼 氮 共 渗 热 处 理 工 艺 试 验 研 究 ， 定 了提 高 ５ ｒ Ｍｏ ＣＭｎ 钢 确 ＣＭｎ 钢 制 热 锻 模 使 用 寿 命 的 硼 氮共 渗 处 理 工艺 ， 与 渗 硼 层 相 比 较 ， 果 表 明 ， 共 渗 层 具 有 更 优 良 的 耐 并 结 其 磨 性 和 耐 高温 氧 化 性 。 与 等 温 处 理 相 比 ， 渗 后 经 等 温 处理 的 热锻 模 使 用 寿 命 可提 高 ２倍 以上 。 共 关 键 词 ：硼 氮共 渗 ；５ ｒ Ｍｏ 热锻 模 ；耐 磨 性 ； 耐 高温氧 化 性 ＣＭｎ ； 中 图 号 ：Ｔ １４ ４ Ｇ ７ ．４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
金 相 试 样 尺 寸 为 ＋ ０ｎ＇ｘ８ｌ ｎ 耐 高 温 氧化 试 验 试 ２ ｌ ｎ ， ｌ ／ ｎ 样 为 １ ｌ ０ ｎｌ ｎ×１ ｌ ０ ｍｎ×１ ｌ， 损 试 样 尺 寸 为 孛０ ０ ｍｎ 磨 １ ｌｎｘ３ ｌ ， 氮 共 渗 工 艺 采 用 Ｂ Ｃ为 渗 硼 剂 ， ａ ｎ ５ｌｎ 硼 ｌ ｌｌ ４ ＮＦ
径 为 １０ｍ 砂 纸 为 １０ 目刚 玉 砂 纸 ， 力 为 １ ． ０ ｍ， ８ 压 ９６ ３． 共 渗 层 组 织 和 显 微 硬 度 ２
共 渗和渗 硼试 样经三 钾试 剂侵 蚀观察 表 明， 其 渗 层 均 由指 状 Ｆ ｅＢ相 组 成 ， 共 渗 层 表 层 组 织 相 对 但 致 密 ， 齿 平 直 ， 渗 硼 层 中 指 状 Ｆ２ 曲 折 模 糊 。 硼 而 ｅＢ 由于 尿 素 的 阻 渗 作 用 ， 入 的 尿 素 越 多 ， 对 硼 内扩 加 氮 散 的 阻 碍 作 用 越 明 显 ， 而 使 硼 氮 共 渗 层 的 致 密 度 从 较 渗 硼 层 为 高 ， 而 共 渗 层 显 微 硬 度 也 较 渗 硼 层 稍 因
热处理工艺对5CrMnMo组织性能的影响
Ｅｆｅ ｔ ｆ Ｈｅ ｔ Ｔｒ ａ ｍ ｅ ｔ Ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｆ ｃｓ ｏ ａ ｅ ｔ ｎ ｒ ｃ ｓ ｎ Ｍ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ａ ｄ Ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ Ｃｒ ｎ ｏ ｎ ｒｏ ｍａ ｃ ｆ ５ Ｍ Ｍ
【 ｂｔ ｃ】Ｔ ｅ ｅｅｔ ｏ ｅｈｎｉ ｅｔ ｇ ｔ ｐｒ ｕｅ ｏ ｑ ｅｃｉ ｎ ｍｃｏ ｍｃ ｒ Ａ ｓ ａｔ ｈ ｆ ｃ ｆ ｎａ ｃ ｇ ｈａｎ ｅ ｅａ ｒ ｆ ｕｎ ｈ ｇ ｏ ｉ ｔ ｔ ｅ ｒ ｆ ｓ ｎ ｉ ｍ ｔ ｎ ］ ｓ ｕ
热温度对模具组织性能和使用寿命 的影响。
２ 试验 材 料 及 方 法
２ １ 试 验材料 ．
试验用 材料 化学 成分 如 表ｌ 示 。 所
表 １ 试 验 用 材 料 化 学 成分 （ 量 分 数％ ） 质
Ｃ ０５ ．５ Ｓ ｉ ０４ ．５ Ｍｎ １４ ．６ Ｃｒ ０８ ．４ Ｍｏ ０２ ．６ Ｐ ０Ｏ ．２ｌ
３ 试 验 结 果
３１ 不 同热 处理 状态 性能 测试 ．
锻 件 试 块 经 两 段 充 分 预 热 ，分 别 升 至 ８０ 、 ５℃
９ ０ ９ ０ 、Ｏ ０Ｃ、０ ０ 、 １０（、ｌ０ ０ ％、 ５ ％ Ｉ０ ￣ １５ ℃ １０ ￣ １５ ℃油 淬＜ ０ ２ ６ｓ
立 即 出油 ，２ ％同一 温度 回火 ， ５０ 其性 能 如表 ２所 示 ． ．
【 摘要】 研究 了提 高淬火加热温度对 ５ ｒ ｎ ｏ ＣＭ Ｍ 钢组织性能的影响 ， 获得 了性 能优 良的板条
马氏体组织 ， 克服 了该钢常规 热处理性脆、 易裂、 热疲劳性 差、 易磨损等缺陷 ， 使提 高温度
淬 火的 ５ ｒ Ｍｏ 热 锻模 使 用寿命 为 常规 热 处理 的 １ ２倍 。 Ｃ Ｍｎ 钢 Ｎ 关键词 ：高温 淬 火 ；板 条马 氏体 ；热锻 模 ；５ ｒ Ｍｏ Ｃ Ｍｎ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
热锻模具钢5CrMnMo热处理工艺的改进
作者：田金状
来源：《科技创新导报》2011年第03期
摘要:5CrMnMo钢因其具备良好的抗热烧蚀性、导热性、淬透性以及冲击韧性等特性较多地运用于锻模的制作中,然而,反复的加热、冷却和压力的作用大大缩短了其使用寿命,使锻件的质量和生产效率都受到了影响。
本文介绍了通过改进5CrMnMo热处理工艺延长其使用寿命的措施及试验效果,试验证明,工艺改进后模具的使用寿命达到原来的4倍以上,具有较高的应用和推广价值。
关键词:5CrMnMo热锻模热处理工艺改进
中图分类号:TG76 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(c)-0060-01
1 5CrMnMo模具的常规工艺及其失效原因分析
作为目前国内较为流行的锻模材料,5CrMnMo具有良好的抗热烧蚀性、导热性、淬透性以及冲击韧性,但由其制成的模具长期在高压、高应力以及反复急速加热与冷却等恶劣条件下工作,极易产生疲劳裂纹或变形塌陷,平均寿命只有2000件左右,不利于锻件生产质量和效率的提高。
1.1 5CrMnMo模具热处理的常规工艺
模具加工的一般工序如下:下料→锻造→退火→机加工→探伤→机加工成形→打磨型腔→热处理→打磨抛光型腔→探伤→检验。
在5CrMnMo热锻模具的加工中,由于毛坯锻造后晶粒较粗大,组织不均匀,机加工困难。
因此通常会采用进行预先热处理以改善化学成分的偏析程度和组织的不均匀性,以消除毛坯锻造后的内应力。
加热到淬火温度后,保持一定时间,放入油中冷却,淬火冷却至200℃左右及时回火,共进行四次回火。
可参考的工艺参数为:600℃～650℃×(4～5) h,830℃～850℃×(5～6) h,480℃～500℃×6h回火。
在这种常规工艺处理过程中,当表面冷至200℃出油时,心部温度仍较高,于是心部大量残余的奥氏体回火时会转变为珠光体或粗大的强度较低的上贝氏体,形成的模具强韧性下降,裂纹扩展阻力较小,寿命普遍不高,使用中常有早期脆断或热疲劳裂纹出现。
1.2 5CrMnMo模具的工作条件及失效原因分析
1.2.1 高温条件
45Cr钢锻件胚料在预锻及终锻过程中,模具型腔表面都要在2～4s内被加热至600℃以上,当型腔预热至150℃左右时,型腔表面温度一般在700℃以上,一旦工作温度超出淬火后的回火温度,就会引起模具的急剧软化,使模具强度和硬度大幅度降低,并产生加速其磨损失效的微裂纹。
1.2.2 急剧冷却
操作中为降低模具温度常采用水冷等强制冷却,由于受到急剧的冷热交替作用,当温度超过相变点时,模具会产生拉伸与压缩交变的应力,在应力超出模具的屈服强度时,即可能出现塑性变形,从而生成裂纹。
1.2.3 压力作用
由于胚料需要在高温下通过冲击模具加压强制成形,模具在工作中也必须同时承受压应力、拉应力和附加弯曲应力等巨大负荷,型腔表面与高温金属接触产生了强烈的摩擦力,高温和高压的共同作用很大程度上缩短了模具的使用寿命。
2 模具热处理的工艺改进
从上述分析可以看出,想延长5CrMnMo模具的使用寿命,必须做到:提高表面硬度,以提高型腔的耐磨性;提高淬透性,即增加硬化层的厚度,以提高型腔的抗塌陷(塑性变形)能力;提高奥氏体化温度,以提高淬透性、红硬性、热稳定性及冷热疲劳抗力。
2.1 改进措施
2.1.1 淬火温度的提高
为减少奥氏体中碳化物的含量和偏析程度,可利用提高淬火温度的方法将碳化物分布得更加均匀并充分溶解,提高其Ms点,从而在淬火时可得到更多的板条马氏体,尽可能地增加模具的强韧性。
在试验中,将原工艺温度的840℃提高到了900℃,这一温度还有助于更多的Cr、Mn等合金元素溶入奥氏体中,并有利于模具淬透性的增加。
2.1.2 淬火油冷时间的控制
淬火油冷时间的控制不当常导致在热处理过程中出现裂纹,为获得M/B下的复相组织,提高模具使用寿命,必须严格控制5CrMnMo模具的淬火油冷时间。
试验中采用体积法经验公式
t=αV/S计算油冷时间,其中t为锻模淬火油冷时间,单位min,α=1.2～1.3min/mm,V为锻模体积,单位为mm3,S为锻模表面积,单位为mm2。
2.1.3 适当提高第一次回火温度,延长保温时间
为保证模具内部组织的温度,尽可能减少影响其使用寿命的裂缝的产生,热处理中可适当提高第一次回火温度。
当模具淬火后从油中取出时,其表面温度在200℃左右,而心部温度约400℃左右,若装入180℃的回火炉,其心部将继续进行马氏体转变,受到已完成马氏体转变的表面的阻碍,容易产生拉应力而造成淬火裂纹。
若装入490℃回火炉,模具心部将形成强度和韧性很差的上贝氏体组织,导致模具性能变差。
而改进后的工艺是将模具淬火至Ms点(220℃)左右,再在280℃
的回火炉中等温8h,使模具心部转变为下贝氏体组织,从而获得板条马氏体与下贝氏体的复合组织,使模具得到更好的强韧性、热疲劳性的配合,从而使热锻模的寿命大大提高。
2.2 试验结果
上述工艺改进试验主要是针对淬火与回火过程进行了工艺改良,通过以上方式的处理,可得到强度更高的M/B下的复相组织,模具热处理后表面硬度为48HRC～50HRC,心部硬度为40～43HRC,金相组织为:细针状马氏体/下贝氏体+少量残留奥氏体,心部组织为低碳马氏体+小块状铁素体。
改进后的5CrMnMo钢模具延长了热疲劳裂纹产生前的孕育期,提高了型腔的耐磨性、抗疲劳能力以及塑性变形抗力,平均寿命达到9000多件,是改进前的4倍以上。
3 结语
5CrMnMo钢模具的热处理改进试验结果证明,在淬火与回火过程中进行工艺改良,合理提高淬火温度与第一次回火的温度及适当延长保温时间,控制好淬火油冷时间等措施都可以令模具的强韧度增加,使用寿命延长。
然而,在使用过程中模具的磨损是不可避免的,任何一种热锻模具钢也都不可能既有最高的热强性和耐磨性,同时又具有最高的断裂抗力及抗疲劳能力,除通过改进热处理方法等措施提高其整体性能之外,操作人员在平时的使用中也应注重安装、使用、维护等方面的问题,尽可能使危害其使用寿命的因素减至最低,保证锻件的质量和生产效率。
参考文献
[1] 崔忠圻.金属学与热处理原理[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1998.
[2] 曹静,魏春雪.5CrMnMo热锻模淬火工艺研究[J].热加工工艺,2009(8).
[3] 王戟,蒋敏球,张伟萍.金属材料及热处理[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2004.
[4] 马跃新,邓俊彦,邹安全,邓芬燕.热处理工艺对5CrMnMo组织性能的影响[J].模具制
造,2006(3).
[5] 王德文.提高模具寿命应用技术实例[M].北京:机械工业出版社,2004.。