Cr5Mosivl模具钢热处理工艺的改进 - 平顶山机械工程学会网.DOC

4Cr5Mosivl模具钢热处理工艺的改进 董笑鹏1 闫巧枝1 （1.平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001） 1．前言 目前我国用4Cr5Mosivl钢制造的铝型材热挤压模具，普遍存在使用寿命低，挤压出型材表面光洁度差等缺点【1】。尤其对壁薄厚度悬殊差大，悬臂长的模具更极易以脆裂，拉伤，磨损和变形等形式而损坏。因此要提高模子寿命，则即要求具有高强度，高硬度，韧性好，抗划伤性优良的性能。 过去我厂铝材热挤模，采用预热→淬火→回火一次（使用后个别良好，软氮化）热处理后，挤压过程中，使用不当或设计不合理，则模子脆裂严重，以至整炉脆裂报废现象时有发生。良好状态时，亦约0.5t（吨）挤压出管材的模子使用寿命。因此在我厂目前设计，使用等实际水平一定的条件下，就对模具热处理提出了更高的要求。 基于上述原因，我们采用淬火后，进行两次回火（使用以后可软氮化使用）的热处理工艺，取得了显著效果。 2.实验设备、材料的化学成分及尺寸 模具淬火加热在高温盐浴炉中进行，模具预热及回火热处理在空气井式电阻炉中进行，其炉温测量选用EU-2X CJ-101型的动圈式控温仪表。在洛氏硬度计进行硬度测试。 材料采用4Cr5Mosivl模具钢，其化学成分如下，尺寸为φ165×60mm。 C Si Mn Cr Mo V 0.32～0.42 0.8～1.20 ≤0.40 4.5～5.5 1.0～1.50 0.30～0.50 3.两次硬化热处理工艺的确定 过去工艺：预热→淬火→一次回火→（使用后）软氮化。 现在新工艺：预热→1080±10℃，（520±10℃×1.5）二次回火→（软氮化，再使用）。 3.1预热：预热温度采用520±10℃，保持时间：1.5小时（h）、、V。合金钢中，随着Cr含量增加，其所形成的碳化类型不同，不同类型的碳化物其稳定性不同。当含2%Cr时，形成较稳定的不易溶解的；当含约6%Cr时，形成更为稳定的，4Cr5Mosiv1钢中的合金元素Cr形成碳化物，Mo, V等强碳化物元素形成特殊的弥散碳化物。具有二次硬化现象的碳化物、、VC的产生还取决于钢中这些合金元素和碳的比值，比值高，则越利于产生这些弥漫硬化碳化物。产生这些碳化物开始时，因为回火在低温阶段，C及合金元素扩散速度较小，不会分解扩散生成这种不会产生弥漫硬化的碳化物，而是先析出了，一旦碳化物生成后，则基体中C原子减少，比值增大，即具备生成具有弥散硬化作用的碳化物，进而越来越不断地加大析出碳化物，这些与基本保持着良好共格关系的弥散硬化型碳化物，对模子的强度，韧性，耐磨性极为有利，对模子的寿命大有好处。 5.2.2二次回火硬化热处理原理 含V、 Mo、 Cr 强C化合物合金元素一定数量的4Cr5Mosiv1热作模具钢经较高淬火温度淬火后，获得M组织，从而使M组织中拥有较高C含量和较多数量的V、 Mo、 Cr。由于这些合金元素的存在，即使回火温度提高到较高时，M中C含量也降低甚微有限，从而提高了钢的回火稳定性。同时，在520±10℃高温回火过程中，从M中析出弥散细小的再生、及等高硬度的弥散的强化相【2】使钢在回火过程中，不但韧性提高，而且硬度，强度也得以提高。另外，如此两次回火后，还会使淬火后未能转变成M的残留奥氏体，在回火冷却过程中（到Ms点以下），继续转变成M，起到二次淬火的作用【3】。诸如上述这几种因素的综合作用，从而使模具的硬度，强度加强，变形减小；耐磨性提高，划伤减少，且利于管材表面光洁度的提高。另外，使用当中的软氮化处理，对提高模子的硬度，耐磨性亦有作用。 模子淬火后，二次回火，同时可使第一次回火后冷却过程中生成的马氏体M转变成回火马氏体，并消除此次马氏体M转变而增加的应力，使钢的淬火应力得以最大程度的释放。因此，经过两次回火的充分进行，模子的韧性大为提高，避免了脆性短裂。 6结论 6.1 铝材热挤压模4Cr5Mosivl钢，采用淬火+两次回火弥散硬化热处理工艺硬度，耐磨性完全满足设计要求，同时，模子韧性大为提高，避免了脆裂，显著提高模具使用寿命，比过去热处理模具提高4倍多。 6.2 4Cr5Mosivl钢铝材热挤模可采用1080±10℃油淬+520±10℃×1.5h两次回火+（使用中间阶段）软氮化的处理工艺。 6.3采用新工艺处理，能耗未有增加，故显著节约模子生产成本。 6.4良好模子对提高生产产品表面质量大为有利。 作者简介： 董笑鹏（1963—），陕西西安人，高级工程师, 现在平顶山工业职业技术学院机电系从事教学工作，在国内不同类型刊物发表论文多篇mail ：yanqiaozhi73@163.com