新型铸造热锻模钢回火工艺的选择

       本文根据新型铸造热锻模具钢（chd钢）回火特点及其使用工况，提出了利用chd钢的析出硬化而采用中温（450℃）回火工艺。

关键词：铸造热锻模钢；析出硬化；中温回火

 

        压力机锻模、锤锻模在高温下工作，模具温度常在200℃～300℃，表面温度可达450℃～550℃，模具常因热疲劳与热磨损而失效，其热处理工艺的选择直接影响模具的耐磨性和抗热疲劳性，决定着模具的使用寿命。chd钢是吉林工业大学自行研制的一种新型铸造热锻模具钢，该钢不用改锻，最大限度的减少了加工余量，可广泛地用于汽车、农机等行业，具有广阔的应用前景。本文主要研究chd钢的回火工艺，提高其强韧性，以满足热锻模具的使用要求。

 

新型铸造热锻模具钢（chd钢）的化学成分见表1。

表1　chd钢的化学成分质量分数w（％）

c cr mo ni w v si mn p s

0.1～0.5 1.0～5.0 0.3～2.0 1.0～2.0 0～3.0 0.2～1.0 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.03 ≤0.03

 

        采用50kg中频感应电炉熔炼，1600℃插al脱氧后出钢，包中加入ti、nb、re、ca等进行孕育和变质，在砂型中浇注楔形试样。热处理采用sx2-10-12箱式电阻炉，1070℃正火预处理，1010℃淬火，将不同回火温度的试样加工成10mm×10mm×55mm（u型缺口）冲击试样、10mm×10mm×20mm硬度试样。采用hr150型硬度计及hmis显微硬度计进行硬度测试，在jb-5型冲击试验机上进行冲击试验，采用d／max-r　x射线衍射仪进行结构分析。

 

        chd钢在不同回火温度下的硬度及冲击韧度。可见，在450℃以下，随着回火温度的升高，chd钢的硬度下降而冲击韧度上升；超过500℃，硬度上升而冲击韧度下降，在550℃硬度最大，冲击韧度最低。超过550℃，冲击韧度虽然上升，但硬度急剧下降。

 

回火温度对硬度和冲击韧度的影响

        热锻模具钢的热处理工艺选择原则是获得适当的强韧性（40hrc左右，αk≥15j／cm2）。热锻模具传统的热处理工艺是“高淬高回”，使模具经过高温回火后能保持组织的稳定性，因此常用的5crmnmo钢选择了550℃的回火工艺。对于chd钢而言，有两种回火温度可以选择，按传统方法选择600℃回火（硬度41.2hrc，冲击韧度17j／cm2），也可选择450℃回火（硬度43.6hrc，冲击韧度20.8j／cm2）。

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