尖咀钳热锻模复合强化处理
<DIV id=NewsContentLabel class=NewsContent>尖咀钳热锻模外形尽寸150mm×95mm×110mm原用5CrMnMo钢制造，经常规热处理使用寿命仅0.4~0.5万件。主要失效形成：早期脆断---裂纹源发生在型腔应力集中底角；热疲劳裂纹产生在激冷激热最剧烈的型腔凸台边缘部位。其次为型腔软塌、塑性变形及磨损等早期失效。试验表明，选用4Cr2NiMoV钢新型热作模具电渣钢经改锻后进行复合强化热处理，其使用寿命4~5万件，提高9~10倍，有显著技术经济效益。<DIV></DIV>
<DIV align=left>4Cr2NiMo电渣钢的锻造。电渣钢具有纯洁度高，杂质少，化学成分与组织均匀，晶粒细等向性能与锻造性能好等特点。首先将电渣钢锭开坯轧制成ф80~ф100mm圆钢，下料取锻造比≤2~3。锻造不仅获得所需锻坯形状尺寸，更主要的是改善组织性能，尤其细化心部组织，因模具型腔正处于心部，促使材料纵向力学性能与横向性能基本一致。采用轻----重----轻锻造法。坯料低温入炉，二级预热，一级预热550~650℃，保温1.5~2.0h,二级预热温度850~900℃，保温2min/mm，预热保温后逐渐向高温区递进，缓慢升温与至1120~1150℃，保温1.0~1.5min/mm.锻坯加热过程应均匀、充分透烧、勤翻动、勤掉头，严防出现表熟里生、里熟表生、阴阳面、两头黑中间白等夹生加热缺陷。始锻温度1070~1100℃，轻锤慢打，小锻造比，少变形量，镦粗、拔长、锻六万、滚圆为主，避免重击、连击，防因组织过热而锻裂。中间温度1000~1070℃是锻造最佳时机，锻坯塑性好，不易过热，应加大锻造比，加大变形量，可重击、连击，尽量锻透，改善内部组织。接近终锻温度900~1000℃，因温度低，塑性差，锻造变形拉力大，应轻锤慢打，小锻造比，少变形量，防锻裂。经四镦四拔双十字形变向-锻造</A>，最后使锻造纤维组织围绕型腔分布，达到优质锻坯技术条件。锻坯缓冷后进行球化退火，锻坯在电炉加热，低温入炉，随炉升温至810~820℃，保温3~4h,保温后随炉冷至≤400℃以下出炉空冷，获得球状珠光体组织，硬度HB160~180，既是最终淬火的理想预处理组织，又有良好冷切削加工性能。</DIV>
<DIV>1 复合强化处理工艺性能试验</DIV>
<DIV align=center>表1 淬火温度与晶粒度关系*</DIV>
<TABLE id=table5 border=1 cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">
<TBODY>
<TR>
<TD width="18%">
<DIV>淬火温度（±5)</DIV></TD>
<TD width="14%">
<DIV>910</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>930</DIV></TD>
<TD width="12%">
<DIV>960</DIV></TD>
<TD width="12%">
<DIV>990</DIV></TD>
<TD width="12%">
<DIV>1020</DIV></TD>
<TD width="12%">
<DIV>1050</DIV></TD>
<TD width="7%">
<DIV>1080</DIV></TD></TR>
<TR>
<TD width="18%">
<DIV>晶粒度（级）</DIV></TD>
<TD width="14%">
<DIV>11.0～11.5</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>10.0～10.5</DIV></TD>
<TD width="12%">
<DIV>8.5～9.0</DIV></TD>
<TD width="12%">
<DIV>8.0～8.5</DIV></TD>
<TD width="12%">
<DIV>6.0～6.5</DIV></TD>
<TD width="12%">
<DIV>4.0～4.5</DIV></TD>
<TD width="7%">
<DIV>4.0</DIV></TD></TR></TBODY></TABLE>
<DIV>*一组三件试样平均值. </DIV>
<DIV align=center>表2 淬火温度与硬度关系* </DIV>
<TABLE id=table6 border=1 cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">
<TBODY>
<TR>
<TD width="20%">
<DIV>淬火温度（±5)</DIV></TD>
<TD width="13%">
<DIV>850</DIV></TD>
<TD width="13%">
<DIV>900</DIV></TD>
<TD width="13%">
<DIV>950</DIV></TD>
<TD width="13%">
<DIV>1000</DIV></TD>
<TD width="14%">
<DIV>1050</DIV></TD>
<TD width="14%">
<DIV>1100</DIV></TD></TR>
<TR>
<TD width="20%">
<DIV>硬度（HRC）</DIV></TD>
<TD width="13%">
<DIV>51～52</DIV></TD>
<TD width="13%">
<DIV>53～54</DIV></TD>
<TD width="13%">
<DIV>55～56</DIV></TD>
<TD width="13%">
<DIV>58～59</DIV></TD>
<TD width="14%">
<DIV>55～56</DIV></TD>
<TD width="14%">
<DIV>52～53</DIV></TD></TR></TBODY></TABLE>
<DIV>*一组三件硬度试样平均值 </DIV>
<DIV align=center>表3 4Cr4NiMoV电渣钢力学性能*</DIV>
<TABLE id=table7 border=1 cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">
<TBODY>
<TR>
<TD rowSpan=2 width="22%">
<DIV>淬火温度（±10℃)</DIV></TD>
<TD width="79%" colSpan=5>
<DIV align=center>力 学 性 能 </DIV></TD></TR>
<TR>
<TD width="15%">
<DIV>σ<SUB><FONT size=2>0.2</FONT></SUB>/MPa</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>σb/MPa</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>δs(%)</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>ak(J/cm<SUP><FONT size=2>2</FONT></SUP>)</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>HRC</DIV></TD></TR>
<TR>
<TD width="22%">
<DIV>350</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>1321～1334</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>1452～1518</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>4.5～5.6</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>31～33</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>46～49</DIV></TD></TR>
<TR>
<TD width="22%">
<DIV>450</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>1406～1412</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>1513～1526</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>6.5～7.3</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>36～41</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>44～47</DIV></TD></TR>
<TR>
<TD width="22%">
<DIV>550</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>1435～1442</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>1597～1609</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>9.0～9.5</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>44～46</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>43～45</DIV></TD></TR>
<TR>
<TD width="22%">
<DIV>650</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>1209～1215</DIV></TD>
<TD width="15%">
<DIV>1318～1327</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>10.5～11.0</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>75～81</DIV></TD>
<TD width="16%">
<DIV>38～41</DIV></TD></TR></TBODY></TABLE>
<DIV>*三组性能试样平均值。960℃油淬试样。 </DIV>
<DIV>2 复合强化热处理工艺 <BR><BR>3 新工艺分析<BR>（Ⅰ）马氏体/下贝氏体强韧化处理 上述试验表明，选用950～960℃淬火加热温度能使合金碳化物和合金元素较充分溶入奥氏体中，使奥氏体充分合金化，保持9.0～9.5级较细奥氏体晶粒。淬火加热是在经充分脱氧的50%BaCl2+50%NaCl中性盐浴炉中进行。加热保温后油冷1～2min后转入50%NaNO3+50%KNO3双硝盐浴等温60～90min,获得隐晶马氏体+20%下贝氏体双相组织，下贝氏体有较高强度与韧性配合。</DIV>
<DIV>（Ⅱ）多次高温回火 热锻模淬火后在620～640OC×1.0～1.5h×2次高温回火，获得所需基体组织与性能。在高温回火冷却过程中析出弥散细小Cr7C3、MoC、V4C3和VC产生沉淀强化，发生二次硬化作用，有较高强韧性、耐磨性。淬火后及时回火，消除淬火应力，防止应力扩展；较长时间回火，提高抗断裂韧性；多次高温回火，促使淬火残余奥氏体充分转变，稳定组织，稳定尺寸；合理选择回火温度，得到所需组织与性能、高强韧性基体，基体硬度HRC39～41。</DIV>
<DIV>（Ⅲ）S-O-C-N-B 五元共渗透 五元共渗可大幅度提高模具表面渗层硬度、耐磨性、红硬性、抗疲劳、抗粘结、抗咬合、抗腐蚀、抗擦伤和抗剥落等性能。共渗温度580～590OC×3～4h,同时起到第三次回火作用。五元共渗在滴注式气体密封井式炉中进生，炉压控制在13.42～14.40PaH2O柱。共渗剂配方：100mlHCONH2+1400mlH2O+500g(NH2)CO+15gH3BO3+108(NH2)CS。共渗温度下，各渗剂主要化学反应式：</DIV>
<DIV>4HCONH2→4+2+4H2+2CO；<BR>（NH2）CO→CO+2H2+2，<BR>2CO→CO2+；<BR>2H3BO3→B2O3+3H2O，<BR>B2O3→3+2+3；<BR>（NH2）CS→2+++2H2；<BR>H2O→+H2。</DIV>
<DIV align=left>上式化学反应产生的活性、、、、原子被金属表面吸收并向金属内部扩散，形成五元共渗层组织。最表层由FeS、Fe3O4、Fe3BO4组成，厚约1～3μm,质软，起固体润滑剂作用，降低摩擦系数；次表层主要由Fe3N和ε相组成，厚约4～6μm,锒嵌着高硬度弥散C、N化合物，硬度Hv1120～1160,具有高耐磨性；再往内为扩散层，厚约0.45～0.55mm,分布着大量C、N、B合金化合物弥散颗粒和N化合物等弥散强化相和含C、N马氏体硬化层，硬度较高Hv950～1100，耐磨性好，磨损抗力强。化合物层、扩散层与基体结合牢固，抗剥落性强，表硬内刚，赋予尖咀钳热模高寿命。推广应用新型4Cr2NiMoV电渣钢复合强化处理新技术，有显著技术经济效益。 </DIV></SPAN></DIV>-</A>
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