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新型铸造热锻模钢回火工艺的选择

  

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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