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1、现代模具杂志在线 先进的5Cr M n M o 热锻模淬火工艺 引言 没有模具就没有大批量的生产，因此模具使用性能的好坏和成本的高低，直接影响到产品质 量的优劣和成本的高低。随着制造业的快速发展，模具亦是遍及机械、家电、汽车、半导体、冶 金、光纤、轻工、航空等各个工业领域。与此同时，模具的使用寿命被提上了模具的发展议程。 淬火工艺对提高模具的强韧性、表面耐热疲劳性及使用寿命有着无可比拟的作用，因而被广泛应 用于现代模具制造中。 在我公司淬火工艺被广泛应用于以5Cr M n M o 为材质的热锻模加工中。但由于5Cr M n M o 存在 淬透性、热稳定性、热疲劳性及耐磨性不够的问题近年来，我公
2、司连续发生多起5Cr M n M o 锻模 淬火裂纹事故，不仅造成原材料的极大浪费和废品损失，而且还延误了产品件的生产期限。为 此，笔者通过对事故原因的深入分析及相关资料的大量查阅，对原先的5Cr M n M o 锻模淬火工艺 作了重大改进，在此，笔者扼要地介绍改进后的5Cr M n M o 锻模淬火工艺与改进前的不同及在实 际生产中突显的优点。 1 5Cr M n M o 热锻模淬火工艺裂纹事故原因分析 1. 1 材质的不合适 通过对现场勘察发现，进行淬火工艺的锻模的模块较大，尺寸为6 0 0 6 0 0 350 m m ，属于特 大型锻模。设计人员选用5Cr M n M o 材质明显已不太
3、合适，因为5Cr M n M o 淬透性较小，只适用于 小型、中型锻模，对于大型、特大型锻模，必然会引起由于淬不透而在锻模四角形成弧形裂纹的 现象。 1. 2 应力过大 根据现场观察，裂纹发生在锻模四角周围，这里典型的由于淬火应力过大形成的淬火裂纹现 象，排除了原材料存在缺陷的问题。另外裂纹常常出现在淬火的油冷阶段或低温回火阶段，可以 判定原先淬火工艺中油冷时间过长及低温回火不合适是造成淬火应力过大的主要原因，从而形成 淬火裂纹。 2 5Cr M n M o 热锻模淬火工艺的改进 针对以上原因分析，在材质5Cr M n M o 暂时不可能改变的情况下，对原先的热处理工艺作了 重大改进。改进前后
4、5Cr M n M o 锻模淬火工艺如图1和图2 所示( 模面硬度要求为：38 42 H RC) 。 h t t p : / / 114m o u l d . c o m / t e c h n o l o g y Sh o w . a s p ? i = 942 ?（第 13 页）2 0 0 9-7 -15 2 2 : 40 : 2 8 现代模具杂志在线 3 改进后的5Cr M n M o 热锻模淬火工艺优点 3. 1提高淬火温度 提高淬火温度，可减少奥氏体中碳化物的数量和偏析程度，有利于碳化物充分溶解和均匀 化，相对降低了奥氏体原渗碳体局部区域的含碳量，使M s 点温度升高，减少了局部高碳
5、区域形成 针状马氏体的可能性，从而在淬火时可得到更多的板条马氏体，使模具的强度和韧性的配合更 好，减少了脆性倾向; 提高淬火温度，将使更多的Cr 、M o 等合金元素溶入奥氏体中，增加基体固 溶强化效应，提高了热强性; 提高淬火温度，还可使模具淬透性增加，有利于提高抗热疲劳性能。 3. 2 油冷淬火 5Cr M n M o 锻模采用油冷淬火工艺，此工艺在淬火时，若锻模出油过早或过迟均易产生热处 理裂纹，所以应严格控制5Cr M n M o 锻模的淬火油冷时间，根据笔者的实践经验，在对5Cr M n M o 锻模进行油冷过程中，通过模块的体积V和模块的表面积S可以计算出较适宜油冷时间( 我们称之
6、 为体积法经验公式) 。具体计算如下公式： t = V/ S( = 1. 2 m i n / m m 体积单位m m 3 面积单位m m 2 ) h t t p : / / 114m o u l d . c o m / t e c h n o l o g y Sh o w . a s p ? i = 942 ?（第 2 3 页）2 0 0 9-7 -15 2 2 : 40 : 2 8 现代模具杂志在线 3. 3采用回火炉中等温 当模具淬火后从油中取出时，其表面温度在2 0 0 左右，而心部温度约40 0 左右。若装入 18 0 的回火炉，其心部将继续进行马氏体转变，受到已完成的马氏体转变的表面
7、的阻碍，容易 产生拉应力而造成淬火裂纹; 若装入490 的回火炉，模具心部将形成强度和韧性很差的上贝氏体 组织，使模具性能变差。而改进后工艺是将模具淬火至M s 点( 2 2 0 ) 左右，再在30 0 的回火炉中 等温8 小时，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，热锻模的寿命大大提高。 4 结语 采用改进后的5Cr M n M o 锻模淬火工艺，我公司不仅解决了淬裂问题，而且还成倍地增长了 热锻模的使用寿命，且产品件也由以前的2 0 0 0 件达到6 0 0 0 件左右，经济效益也得到显著的提高。 希望本工艺的改进能给广大模具工作者在提高模具质量上面带来一些启示。 同时，5Cr M n M o 锻模淬火工艺的提高与改进对于5Cr M n M o 锻模韧性的增强、使用寿命的延 长等都具有积极的作用。对于5Cr M n M o 锻模淬火工艺我们还需要通过长期实践与摸索，才能让 其发挥更大的效率。 h t t p : / / 114m o u l d . c o m / t e c h n o l o g y Sh o w . a s p ? i = 942 ?（第 33 页）2 0 0 9-7 -15 2 2 : 40 : 2 8