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      5Cr Mn Mo 長(zhǎng)期以來一直是我公司熱鍛模的主要材料， 但多年來使用壽命卻普遍較低， 一般的鍛模壽命僅在1000 ～2000 件之間， 模具消耗量極大， 模具的生產(chǎn)和供應(yīng)十分緊張。在提高鍛模的使用方面， 除了做好鍛模的預(yù)熱、冷卻和潤(rùn)滑， 嚴(yán)格控制毛坯的始終鍛溫度外， 我們重點(diǎn)改進(jìn)了鍛模的熱處理工藝， 將原來的常規(guī)熱處理工藝改為復(fù)合熱處理工藝， 使得鍛模的強(qiáng)度、硬度明顯提高， 模具的使用壽命提高了2 ～3 倍左右， 而且工藝簡(jiǎn)單實(shí)用， 具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

    一、試驗(yàn)內(nèi)容

    1. 試驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分( 見下表)

    2. 熱處理工藝
    原來采用的工藝如圖1 所示。

    試驗(yàn)所采用的工藝如圖2 所示。同時(shí)， 對(duì)經(jīng)上述處理的試樣進(jìn)行沖擊、拉伸及抗回火性能的試驗(yàn)， 并做電鏡觀察。

    在新工藝中采用了鍛造余熱淬火。鍛造余熱淬火的目的不是要利用余熱， 而是要使用在鍛造過程中產(chǎn)生的大量的微細(xì)亞結(jié)構(gòu)和高密度位錯(cuò)， 通過淬火被保留下來。根據(jù)組織結(jié)構(gòu)遺傳性原理， 這些組織特征將在后續(xù)熱處理過程中大部分被保留下來， 使材料的各項(xiàng)性能均有所提高。鍛造余熱淬火后的高溫回火是為了切削加工， 并為最終熱處理提供較高的組織基礎(chǔ)。在最終熱處理中， 將淬火溫度提高到890 ～900 ℃，可使鋼中的碳及合金元素充分溶解并均勻分布， 淬火后獲得板條馬氏體。淬火冷卻采用復(fù)合等溫的方法， 在油冷卻到150 ～180 ℃ 后立即進(jìn)行260 ～280 ℃ 等溫， 使未轉(zhuǎn)變的奧氏體在等溫時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w的復(fù)合組織。眾所周知， 這對(duì)材料的強(qiáng)韌性是極為重要的。等溫后在460 ～480 ℃進(jìn)行回火， 回火后油冷卻是為了防止脆性，最后為消除應(yīng)力再進(jìn)行一次200 ℃回火。

    二、試驗(yàn)結(jié)果分析

    通過金相分析， 原工藝淬火和回火組織是針狀馬氏體。在新工藝中最終淬火前的組織為回火索氏體， 其中馬氏體以板條為主。回火后仍隱約可見板條馬氏體的位向。試驗(yàn)表明， 經(jīng)提高淬火溫度后， 奧氏體晶粒稍微長(zhǎng)大， 但在復(fù)合淬火過程中， 由于先形成部分馬氏體的分割作用， 在某種意義上講， 使晶粒得到細(xì)化， 即所謂“有效晶粒細(xì)化”。不同工藝在相同溫度回火后， 新工藝的硬度、強(qiáng)度值也高出43 % 左右， 如將新工藝處理試樣回火溫度提高， 使二者硬度相近時(shí)， 強(qiáng)度值將提高1. 5 倍。根據(jù)對(duì)鍛模上宏觀裂紋擴(kuò)展速度的觀察， 發(fā)現(xiàn)新工藝處理的模具斷裂韌度也是突出的。如原工藝處理的模具出現(xiàn)裂紋后再鍛打350 件即完全開裂， 而新工藝出現(xiàn)裂紋后再鍛打2100 件， 裂紋并未見明顯擴(kuò)展， 最后因模腔尺寸超差而失效。

    在實(shí)際生產(chǎn)中， 由于熱鍛模尺寸較大， 淬火時(shí)往往難以淬透， 在進(jìn)行常規(guī)淬火時(shí)， 鍛模心部在淬火后產(chǎn)生部分淬火托氏體或淬火索氏體， 或者在回火中甚至產(chǎn)生部分上貝氏體， 這顯然對(duì)性能不利。用復(fù)合等溫淬火，使心部殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w。因此， 對(duì)實(shí)際模具性能的提高， 要比上述用試樣獲得的效果更為明顯。另外， 由于鍛造淬火的組織遺傳作用而保留下來的亞結(jié)構(gòu)與位錯(cuò)將阻礙雜質(zhì)原子向原奧氏體晶界的偏聚， 因而對(duì)抑制回火脆性起著十分重要的作用。由于在新工藝中淬火前的組織為回火索氏體， 且淬火加熱溫度較高， 合金元素溶解充分， 使奧氏體中的固容量增大， 而且亞晶界及位錯(cuò)的存在也對(duì)碳化物的形成和聚集起阻礙作用。而且新工藝處理后位錯(cuò)密度顯著增加， 結(jié)構(gòu)細(xì)化， 這對(duì)提高模具的強(qiáng)韌性是十分重要的。

    三、結(jié)語

    從以上結(jié)果分析， 綜合強(qiáng)化工藝效果十分顯著。模具壽命考核試驗(yàn)表明， 其壽命最低在4000 件以上( 期間返修過兩次) ， 比原工藝提高2 ～3 倍， 經(jīng)濟(jì)效益顯著。實(shí)踐證明新工藝不需要增加設(shè)備， 工時(shí)增加甚微，工藝簡(jiǎn)單， 具有推廣意義。